بررسی عددی اختلاط دو مولفه‌ای سیالات غیرنیوتونی در میکرومیکسرهای tشکل دوگانه و چندگانه با ورودی‌های هم‌راستا و ناهم‌راستا

میکرومیکسرهای منفعل در مقایسه با میکرومیکسرهای فعال تکنولوژی ساخت ساده تری داشته و تنها انرژی مورد نیاز آنها انرژی پمپاژ جریان است. در این مطالعه رفتار اختلاط سیالات غیرنیوتنی با استفاده از مدل غیرنیوتونی پاورلا در میکرومیکسرهای منفعل مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی در این پژوهش با استفاده از کد تجاری دینامیک سیالات محاسباتی انسیس فلوئنت انجام شده و دو رویکرد اختلاط دومولفه ای مورد مطالعه قرارگرفته است. رویکرد اول شامل بررسی رفتار اختلاط سیالات با تغییر شاخص توانی و شاخص پایداری در پنج هندسه سه بُعدی شامل دو t میکرومیکسر چندگانه با ورودی های هم راستا و ناهم راستا در یک صفحه و دو صفحه، t میکرومیکسر چندگانه، t میکرومیکسر دوگانه و t میکرومیکسر در سه بُعد انجام شده است و رویکرد دوم بررسی رفتار اختلاط با تغییر شاخص توانی و ثابت نگه داشتن شاخص پایداری در دو هندسه چندگانه با ورودی های ناهم راستا در سه بُعد بوده است. در هر دو بخش این مطالعه از آب به عنوان سیال نیوتونی و از محلول کربوکسی متیل سلولز به عنوان سیال غیرنیوتونی استفاده شده و محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی در پژوهش حاضر 1 تا 100 بوده است. در هر دو رویکرد بررسی شده نتایج شاخص اختلاط و اُفت فشار نسبت به اعداد رینولدز براساس معیار شاخص توانی معکوس یکدیگر هستند، به این مفهوم که در رویکرد اول با افزایش شاخص توانی شاخص اختلاط افزایش یافته و اُفت فشار کاهش یافته و در رویکرد دوم این روند معکوس است. اما روند سرعت های کاملاً توسعه یافته بی بُعد در دو رویکرد بررسی شده در مقایسه هندسه های با ورودی های ناهم راستا مشابه است.

Numerical Study of Mixing Two-Components Non-Newtonian Fluids in Double T-Shaped Micromixers and Multiple T-Shaped with Aligned and Non-Aligned Inputs

Passive micromixers have simpler manufacturing in comparison with active micromixers and only require energy for flow pumping. In the present study, nonNewtonian fluids and nonNewtonian powerlaw fluid rsquo;s mixing behavior in passive micromixers have been studied. Simulation has been performed, using computational fluid dynamics commecrical code of Ansys fluent and two different approaches of twocomponent mixing have investigated. The first approach studies fluid rsquo;s mixing behavior by changing flow behavior index and flow consistency index in 5 different 3D geometries as multiple Tmicromixer with aligned and nonaligned inputs in one and two plane, respectively, multiple Tmicromixer, double Tmicromixer, and Tmicromixer, while the second approach studies mixing behavior by changing flow behavior index while flow consistency index is constant in two multiple 3D geometries with nonaligned inputs. In all studies, water was used as Newtonian fluid and carboxymethyl cellulose solution was used as nonNewtonian fluid. The studied range of Reynolds number was 1 to 100. In both approaches, the results for mixing index and pressure drop for powerlaw index according to criterion are reverse of each other; it means that in the first approach, with increasing powerlaw index, the mixing index increased and the pressure drop decreased and in second approach, this procedure is reversed. But, procedure of nondimensional fully developed velocities in two approaches investigated is similar in comparison to geometries with nonaligned inputs.