در دهه‌­های اخیر دستگاه‌­های میکرو سیالی مورد توجه بسیاری از علوم وصنایع مختلف قرار گرفته‌­اند. بدلیل اینکه در ابعاد میکرو، Re کم و رژیم جریان آرام است، اختلاط با مکانیسم نفوذ مولکولی انجام می­‌شود و این مکانیسم بسیار آهسته وزمان­بر می‌­باشد. برای غلبه بر این مشکل، دانشمندان روی به ساخت میکرومیکسر­ها آوردند. میکرومیکسرها دستگاه‌­های بسیار کوچکی می­‌باشند که برای اختلاط حداقل دوفاز استفاده می­‌شوند. در میکرومیکسر نسبت سطح به حجم سیالات افزایش می‌­یابد. این دستگاه­های کوچک با افزایش لایه مشترک و گرادیان غلظت بین سیالات موجب بهبود فرآیند اختلاط می‌شوند.

در این پایان‌­نامه یک میکرومیکسر Passive و مسطح برای کار در Re های کم طراحی می­‌شود. میکرومیکسرطراحی شده شامل دو واحد پیش اختلاط می‌باشد. هر واحد پیش اختلاط شامل یک میکرومیکسر T شکل باورودی‌­های 90 درجه و تعدادی مارپیچ (زانو) می­‌باشد. واحدهای پیش اختلاط توسط کانال خروجی به یکدیگر متصل می‌­شوند. برای بررسی کارایی میکرومیکسر مورد نظر، از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) استفاده می‌­شود. پس از طراحی هندسه و مش‌­بندی میکرومیکسر مورد نظر، با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت )  به صورت سه بعدی شبیه‌­سازی می­‌شود.

شبیه­‌سازی برای Re‌های 10، 30، 50، 70 و 90 انجام شد. محاسبات نشان داد که در رینولدز 10 به دلیل عدم وجود گردابه از کمترین بازده اختلاط برخوردار است و با افزایش عدد رینولذز تا 50 بازده اختلاط افزایش می‌­یابد. در رینولدزهای بالاتر به دلیل افزایش چشمگیر سرعت و بالا رفتن سرعت زمان ماند کمتر شده و مایع کمتر فرصت اختلاط پیدا می‌­کند و به همین دلیل اختلاط کاهش می‌­یابد. همچنین، نشان داده شد که با افزایش تعداد مارپیچ بازده اختلاط افزایش می­‌یابد. در بررسی افت فشار ثابت شد که با افزایش عدد رینولدز افت فشار و تغییرات افت فشار رو به افزایش است.

آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت:

1- آشنایی با پیوستگی، ناویر-استوکس و انتقال جرم

2- آشنایی و نحوه کار با مدل speciestransport

3- نحوه بررسی محل بوجود آمدن گردابه‌ها در مارپیچ با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت )

4- تاثیر عدد رینولدز روی میزان اختلاط

5- تاثیر کاناهای مارپیچ روی میزان اختلاط

6- نحوه بررسی بازده اختلاط در هر قسمت از میکرومیکسر

نکات و الزامات:

1- آشنایی اولیه با سرعت جریان و انتقال جرم

2- آشنایی با  میکرومیکسر و نحوه طراحی آن

3- آشنایی با نرم افزار AnsysFluent 18

برای آشنایی با نرم افزار Fluent  می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fluent از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fluent  به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent