بررسی عددی جریان دوفازی جامد-مایع در میکروکانال همگرا-واگرا با استفاده از رهیافت اویلری- اویلری

انتقال ذرات جامد توسط فاز مایع در میکروکانال‌ها مهمترین مساله در سیستم‌های میکروسیالی و نانوسیالی می‌باشد. میکروکانال‌های همگرا-واگرا در ساخت تجهیزاتی چون میکروشیرها، میکروسنسورها و میکروفیلترها بکار می‌روند. در این تحقیق شبیه‌سازی عددی سه بعدی بر مبنای رهیافت اویلری-اویلری بر روی جریان دو فازی مایع-جامد در یک میکروکانال همگرا-واگرا با ارتفاع 200 میکرومتر انجام شده است. اندازه ذرات مورد استفاده 20میکرومتر با چگالی 1/05 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. نتایج حاصل از مدلسازی نشان می‌دهد بیشترین تجمع ذرات در نواحی نزدیک به دیواره‌ها قبل و بعد از نازل اتفاق افتاده است. در قسمت همگرای نازل با توجه به افزایش سرعت جریان، مقدار تراکم ذرات حتی نزدیک به دیواره‌ها نیز کاهش یافته است. همچنین، با افزایش عدد رینولدز میزان تجمع ذرات در محل ورودی گلوگاه افزایش و به حداکثر مقدار خود می‌رسد. در مقایسه با پژوهش‌های دیگران، در این تحقیق اثر همگرا-واگرا بودن کانال بر روی ته‌نشینی توده ذرات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از کانال همگرا-واگرا می‌تواند از پدیده مخرب ته‌نشینی کانال جلوگیری کند.

numerical investigation of solid-liquid two phase flow in converging-diverging microchannel, using eulerian-eulerian approach

solid particles migration in liquid phase through microchannels is considered to be the most important issue in microfluidic systems. converging-diverging microchannels are being used in manufacturing the microfluidics tools such as micro-switches, micro-sensors and micro-filters. in this research, 3-d numerical simulation based on eulerian-eulerian approach was performed on solid-liquid two-phase flow in a converging-diverging microchannel with 200 μm height. the size of particles used in this research is 20μm with density of 1.05 gr/cm3. the results showed that the most particle accumulations occurred in the regions close to the walls before and after the nozzle, but in the converging part of the nozzle, the amount of particles even near the walls decreased due to the increase in flow velocity. furthermore, increasing the reynolds number leaded to increase in the amount of particles accumulated at the throat and reached its maximum value. compared with similar studies, this study investigates the effect of converging-diverging geometry of the channel on particle sedimentation. the results show that using converging-diverging channel provides the possibility to prevent the destructive phenomenon of channel blockage.