مطالعه عددی تاثیر تغییرات دمای جریان بر سرعت متوسط دین در میکروکانال‌های سینوسی

شکل‌گیری جریان‌های ثانویه در میکروکانال‌های سینوسی، باعث شده این میکروابزارها کاربرد گسترده‌ای در مرتب‌سازی و جداسازی ذرات داشته باشند. سرعت دین، معیار پذیرفته‌شده‌ای برای بیان جریان‌های ثانویه است. در این مطالعه اثر تغییرات دمای جریان بر سرعت دین، به صورت عددی و با استفاده از نرم‌افزار کامسول بررسی شده است. آب با دمای 20 درجه سلسیوس وارد میکروکانالی با مقطع مستطیلی و دیواره تک‌دما می‌شود. تغییر دمای دیواره در بازه 5 تا 80 درجه سلسیوس درنظر گرفته شده است. همچنین اثر حضور موانعی استوانه‌ای شکل روی دیواره میکروکانال با شعاع در گستره صفر تا 125 میکرومتر نیز مطالعه شده است. افزودن موانع باعث افزایش سرعت دین به میزان 355 و 372 درصد به ترتیب در دمای 80 و 5 درجه سلسیوس می‌شود. با تغییر دمای جریان می‌توان اثرات جدی‌تری بر سرعت دین گذاشت. در میکروکانال بدون مانع، با افزایش دما از 5 به 80 درجه سلسیوس سرعت دین 909 درصد افزایش می‌یابد. درحالی که افزودن موانعی به شعاع 125 میکرومتر، در دمای 5 درجه سلسیوس باعث افزایش 372 درصدی سرعت دین می‌شود. در نهایت، با بی‌بعد کردن سرعت دین، مستقل از ابعاد موانع، یک رابطه همبستگی برای تغییرات سرعت دین با دما ارائه شده است.

numerical study of the effect of flow temperature changes on the average dean velocity of the fluid in sinusoidal microchannels

the formation of secondary flows in sinusoidal microchannels has rendered these microdevices increasingly popular for particle sorting and separation applications. the dean velocity is a widely accepted criterion for characterizing secondary flows. this study numerically investigates the impact of flow temperature variations on the dean velocity using comsol software. water at an initial temperature of 20°c enters a microchannel with a rectangular cross-section and isothermal walls. the wall temperature is varied between 5°c and 80°c to assess its effects. additionally, the influence of cylindrical obstacles on the microchannel wall, with radii ranging from 0 to 125 ?m, is examined. the introduction of obstacles significantly enhances the dean velocity, resulting in increases of 355% and 372% at 80°c and 5°c, respectively. notably, temperature changes have a profound effect on the dean velocity. in an unobstructed microchannel, the dean velocity increases by 909% as the temperature rises from 5°c to 80°c. furthermore, adding obstacles with a radius of 125 ?m at 5°c boosts the dean velocity by 372%. ultimately, by non-dimensionalizing the dean velocity to make it independent of obstacle dimensions, a correlation relationship is established to describe the changes in dean velocity with temperature.