امروزه با پیشرفت روزافزون علم و فناوری، استفاده از سیستم­‌ها و تجهیزات با اندازه­ ی کوچک‌‌تر در علوم و صنایع مختلف بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار می­ گیرد. از جمله­ این کاربرد­ها می ­توان به سیستم ­های Lab-on-a-chip اشاره کرد. این سیستم­‌ها در واقع کاری که یک آزمایشگاه انجام می‌دهد را بر روی یک صفحه با اندازه­ های چند سانتیمتر مربع انجام می‌دهند. یکی از مهم­ترین کاربرد­های این سیستم­‌ها در سطح دنیا، استفاده از آن­ها در تشخیص بیماری ایدز است. سیستم ­های Lab-on-a-chip خود از قسمت ­های مختلفی تشکیل‌ شده‌اند. از جمله­ این قسمت­ها می­توان به میکروپمپ­‌ها برای تأمین جریان، میکرومیکسرها برای مخلوط کردن دو یا چند جریان، میکرو رآکتورها برای انجام واکنش‌ها و ... اشاره کرد. هر کدام از این قسمت­ ها خود نیازمند مطالعه و بررسی­‌های زیادی هستند که تا به حال نیز مطالعات زیادی بر روی این تجهیزات و فناوری‌های مربوط به آن­ها انجام‌شده است.در زمینه میکرومیکسرها نیز، با توجه به دسته­ بندی­‌های موجود، کارهای بسیاری انجام گرفته است. در اوایل پیدایش این تجهیزات، بیشتر مطالعات بر روی میکرومیکسرهای غیرفعال صورت گرفته است. با مرور زمان، گرایش محققان به میکرومیکسرهای فعال بیشتر شده است. همچنین در اوایل از میکروپمپ­‌های فشاری برای ایجاد جریان در تجهیزات میکروفلوئیدیک استفاده می‌گردید. بدین صورت که در ورودی و خروجی میکروکانال­‌ها گرادیان فشاری ایجاد می­‌شد که موجب ایجاد جریان در کانال ­می‌گردید. اما با توجه به دشواری‌های ساخت و اتصال میکروپمپ­‌های فشاری و همچنین تلفات بالای این نوع جریان ­ها، امروزه اکثراً در تجهیزات میکروفلوئیدیک، از پدیده­ ی الکتروکینتیک و میدان الکتریکی برای ایجاد و اختلاط جریان­ ها استفاده می­ شود. در کار پیش­رو، جریان الکترواسمتیک حاصل از پدیده الکتروکینتیک، در درون میکروکانال به ­صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار COMSOL ( کامسول ) مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، میکرومیکسر T شکل ساده و میکرومیکسر T شکل با ورودی دوگانه با پتانسیل زتای ناهمگون در دیواره ­ها، به صورت عددی به­ وسیله ­ی نرم افزار Comsol Multiphysics مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام کارهای عددی قبلی که در زمینه­­ی میکرومیکسرهای الکتروکینتیک انجام گرفته، از ترم نیروی حجمی الکتریکی در حل معادله­ ناویر استوکس استفاده شده ­است. در کار پیش رو، با توجه به نتایج حل تحلیلی ارائه شده، ترم نیروی حجمی الکتریکی حذف شده و تاثیر آن با استفاده از شرط مرزی سرعت الکتروسمتیک در دیواره­ ها اعمال شده­ است. نتایج حاصل از حل عددی توسط نتایج تحلیلی صحت سنجی شده است. نتایج حاصل نشان می ­دهند با افزایش میزان ناهمگونی پتانسیل زتا در دیواره­ ها، میزان اختلاط نیز بهبود یافته است. همچنین طرح T شکل با ورودی دوگانه، نسبت به بهترین مورد طرح T شکل ساده، راندمان اختلاط را در اعداد رینولدز و اشمیت بالا، به میزان 20-30 درصد بهبود می ­بخشد.

آنچه در کار پیش رو خواهید آموخت:

1- حل تحلیلی توزیع پتانسیل در محلول الکترولیت داخل میکروکانال با استفاده از نرم‌افزار COMSOL ( کامسول )

2- حل تحلیلی توزیع سرعت الکترواسمتیک محلول الکترولیت داخل میکروکانال

3- استفاده از حل ساده سازی شده در شبیه سازی فرآیند اختلاط مقیاس میکرو

4- محاسبه راندمان اختلاط به ازای رینولدزها و اشمیت های مختلف

5- تاثیر میزان ناهمگونی خواص الکتریکی دیواره میکروکانال بر میزان اختلاط

6- تاثیر طرح هندسی میکرومیکسر بر راندمان اختلاط

7- آموزش روند شبیه سازی در نرم افزار کامسول

نکات و الزامات:

1- آشنایی Comsol Multiphysics

2-  این  برنامه در همه نسخه های نرم افزار COMSOL ( کامسول ) قابل اجرا است

3- آشنایی اولیه با CFD

4- آشنایی با فیزیک حاکم بر جریان سیال داخل میکروکانال