بررسی عددی اختلاط دو سیال با لزجت متفاوت در یک میکرو کانال در نسبت‌های منظری مختلف پره به روش شبکه بولتزمن

در مطالعه حاضر اختلاط دو سیال با لزجت‌های مختلف در یک میکرو کانال مجهز به پره نوسانی به روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه شبیه‌سازی‌شده و اثرات نسبت منظری پره (ar) بر بازده اختلاط بررسی‌شده است. شبیه‌سازی در عدد رینولدز 50، عدد اشمیت 10 انجام‌شده است. نتایج نشان می‌دهد در دامنه نوسان (k) کم، در اعداد استروهال (st) پایین، افزایش ar باعث بهبود بازده اختلاط ولی در سایر اعداد استروهال، ابتدا باعث کاهش و سپس افزایش بازده شده است. در k متوسط، افزایش ar در st کم و میانی، باعث کاهش بازده و در st بالاتر، ابتدا باعث کاهش و سپس افزایش بازده شده است. در k بالا، در st کم و زیاد، افزایش ar موجب بهبود در بازده نمی‌شود و در st میانی، بازده ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد. در محدوده مطالعه حاضر در نسبت لگاریتمی لزجت 2 می‌توان مقدار بهینه را در حالت 0.7=ar و 0.5=k و 1=st در نظر گرفت. در بررسی بازده اختلاط در نسبت‌های مختلف لگاریتمی لزجت (r)، نتایج نشان می‌دهد که در دو سیال با لزجت متفاوت، در اعداد استروهال خیلی کوچک، با افزایش r، بازده افزایش و در بقیه اعداد استروهال، بازده کاهش چشمگیری می‌یابد. به‌طورکلی در دو سیال با لزجت متفاوت، بازده اختلاط در میکرو کانال با پره در نسبت‌های منظری کوچک بهتر است.

Numerical Simulation of Mixing Two Fluids of Different Viscosities in a Micromixer at Different Aspect Ratios of Stirrer by LBM

In the present study, mixing of two fluids of different viscosities in a micromixer with oscillating stirrer was simulated by MRTLBM and the effect of aspect ratio (AR) of stirrer on mixing efficiency was analyzed. The simulation was performed at Re=50, Sc=10. The results showed that at low values of amplitude (K), at low values of Strouhal number (St), increase of AR causes increase in mixing efficiency and at other values of St it decreases and then increases. At intermediate values of K, at low and intermediate St, mixing efficiency decreases with the increase of AR and at high values of St, it first decreases and then increases. At high values of K, at low and high St, increasing AR causes no improvement in mixing efficiency and at intermediate values of St, mixing efficiency decreases and then increases. In this research, the best mixing efficiency for viscosity logarithmic ratio (R) =2 is at AR=0.7, St=1, K=0.5. The effect of AR and St on mixing efficiency at different R was analyzed and results revealed that for two fluids of different viscosities, at very low values of St, mixing efficiency increases with the increase of R and at others decreases considerably. In general, for two fluids of different viscosities, stirrer with low values of AR has better mixing efficiency.