شبیه سازی عددی میکرومیکسر غیرفعال با واحدهای اختلاط منحنی شکل: بررسی بهبود کیفیت اختلاط گازهای ورودی در رینولدزهای مختلف

اختلاط سیال های مختلف یا یکسان باهم در بسیاری از ریزساختارها نقش مهمی دارد، لذا بررسی بهبود کیفیت اختلاط در میکروکانال ها حائز اهمیتمی باشد. مطالعه عددی اختلاط اکسیژن و نیتروژن در میکرومیکسر غیرفعال با روش المان محدود انجام و تاثیر عدد رینولدز، تعداد و عرض واحدهای اختلاط و گذاردن مانع در مسیر جریان بر کیفیت اختلاط و افت فشار بررسی گردیده است. اکثرمطالعات قبلی در خصوص اختلاط مایعات بوده، در این تحقیق اختلاط گازها بررسی شده است. بدین منظور دو میکرومیکسر نوین به نام های a و b با واحدهای اختلاط جدید و متعدد معرفی شده اند. ارزیابی عملکرد جرمی مدل‌های نوین a و b دارای واحدهای اختلاط مارپیچ، نسبت به مدل پایه بدون واحد اختلاط نشان می دهد که مدل های نوین عملکرد بالاتری نسبت به مدل پایه دارند طوریکه میکرومیکسر a با پنج واحد اختلاط، در رینولدز 110، نسبت به مدل پایه کیفیت اختلاط را 2 برابر و نسبت به مدل b 1/25 برابر بهبود می‌بخشد. همچنین تاثیر عمق موانع مکعبی در میکرومیکسر b با پنج واحد اختلاط بیانگر بهبود کیفیت اختلاط نسبت به مدل بدون مانع در رینولدزهای بالاتر می باشد. بطوریکه در عدد رینولدز 110 مدل b با پنج واحد اختلاط، کیفیت اختلاطی حدود 95 درصد را ارائه می دهد.

numerical simulation of passive micromixers with curved mixing units: a study of improving the mixing quality of inlet gases in different reynolds

mixing different or identical fluids together plays an important role in many microstructures, so it is important to study the quality of mixing in microchannels. numerical study of oxygen and nitrogen mixing in passive three-dimensional micromixer was performedby finite element method and the effect of reynolds number, type, number and width of mixing units and obstruction in the flow path on mixing quality and pressure drop was investigated. while most previous studies have been on the mixing of liquids, in thisstudy the mixing of gases in simple micromixers as well as micromixers with mixing units has been investigated. for this purpose, two new types of micromixers named a and b with new and multiple mixing units have been introduced. mass performance evaluation of the new models a and b with helical mixing units, compared to the base model without the mixing unit shows that thenew models have a higher performance than the base model as micromixer a with five mixing units, in reynolds 110, compared to the base model. improves mixing quality 2 times and 1.25 times better than model b. also, the effect of the depth of cubic barriersin micromixer b with five mixing units indicates the improvement of mixing quality compared to the unobstructed model in higher reynolds. as in reynolds 110 model b with five mixing units, the mixing quality is about 95%.