بررسی اختلاط در ریزمخلوط‌گرهای ترکیبی الکترواسموتیک/ فشار محرک با بارسطحی ناهمگن

در این مقاله شبیه‌سازی عددی جریان الکترواسموتیک درون ریزجریان‌های ناهمگن با استفاده از مدل تقریبی هلمهولتز- اسمولوکوفسکی ارایه شده است، که در آن اثر نیروی میدان الکتریکی بر سیال با سرعت لغزشی در دیواره ریزمـجرا جایگزین می‌شود. با حل معادله غلظت در این جریان‌ها، چگونگی فرآیند اختلاط در ریزمجراهای دارای زتاپتانسیل ناهمگن روی دیواره، به صورت کیفی و کمی بررسی شده است. مطالعه انجام شده نشان می‌دهد که با ترکیب دو جریان الکترواسموتیک و فشار- محرک در یک ریزمجرا و تنظیم مناسب تکه‌های ناهمگنی بار، به سادگی می‌توان یک ریزمخلوط‌گر الکترواسموتیکی با اختلاط قابل تنظیم طراحی کرد. رفتار چنین ریزمخلوط‌گرهایی تحت تاثیر نحوه آرایش زتاپتانسیل و نیز مقدار اختلاف فشار اعمالی است. در این مقاله برای تحلیل جامع اختلاط، علاوه‌ بر معیار رایج راندمان اختلاط، دو معیار جدید راندمان نسبی اختلاط و ظرفیت اختلاطی مورد معرفی قرار گرفته‌اند. با استفاده از این شاخصه‌ها معلوم شد که در اختلاف فشارهای اندک و یا خیلی زیاد وجود تکه‌های ناهمگنی بار روی دیواره‌های ریزمجرا اثر قابل ملاحظه‌ای بر بهبود اختلاط ندارد؛ بنابراین عملکرد ریزمخلوط‌گرهای با جریان ترکیبی الکترواسموتیک و فشار- محرک دارای یک نقطه بهینه است. همچنین مشاهده شد که میزان نامتقارنی توزیع بار در مقایسه با میزان اندازه بار، اثر جدی‌تری بر عملکرد اختلاطی ریزمخلوط‌گر دارد. این امر تضمین می‌کند که اختلاط مناسب حتی با استفاده از سطوح دارای زتاپتانسیل معمولی حاصل شود.