تحليل عددي جريان تركيبي الكترواسموتيك/ فشار محرك با استفاده از يك روش بهبود يافته هيدروديناميك ذرات هموار تراكم پذير ضعيف

Numerical Analysis of Mixed Electroosmotic/Pressure Driven Flow Using an Improved Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics Method

مطالعه حاضر به بررسي و تحليل عددي جريان الكترواسموتيك همراه با فشار محرك در سيالات نيوتني مي پردازد. معادلات دو بعدي لاپلاس، پواسون-بولتزمن و مومنتوم با استفاده از روش هيدروديناميك ذرات هموار در يك ميكروكانال مستطيلي به صورت عددي حل مي شوند. به منظور بهبود روش هيدروديناميك ذرات هموار از يك الگوريتم بهبود يافته و خوش رفتار براي تحليل مسائل در ميكروكانالها استفاده شده است. جهت اعتبارسنجي الگوريتم اثر پارامترهاي پتانسيل زتا و گراديان فشار اعمالي مورد بررسي قرار گرفته است و با نتايج تحليلي و عددي مقايسه شده است. در وصله مياني ميكروكانال كه پتانسيل الكتريكي حضور دارد نيروي حجمي ناشي از جريان الكترواسموتيك روي توزيع سهموي سرعت اثر گذاشته و اين اثر در مقاله مورد بحث قرار گرفته و تاثير تغيير پتانسيل زتا و گراديان فشار اعمالي بر روي جريان نشان داده شده است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش گراديان فشار اعمالي باعث مي شود سهم توزيع سهموي سرعت در پروفيل سرعت در ناحيه تركيبي بيشتر شود و توزيع سرعت به سهموي تخت نزديك شود درحاليكه افزايش پتانسيل زتا باعث مي شود سرعت در لايه دوگانه الكتريكي بيشتر شده و توزيع سرعت به شكل زين اسبي در آيد.

This study investigates a numerical analysis of the electroosmotic / pressure driven flow in Newtonian fluids. Laplace, Poisson-Boltzmann and Momentum two-dimensional equations are solved numerically in a rectangular microchannel using the smooth particle hydrodynamics method. In order to improve the smooth particle hydrodynamics method, an improved and well-behaved algorithm has been used to solve problems in microchannels. To validating the algorithm, the effect of the zeta potential and the applied pressure gradient parameters on the flow has also been researched and compared with analytical and numerical results. In the middle patch of the microchannel where there is an electric potential, the volumetric force caused by the electroosmotic flow affects the parabolic velocity distribution and this impact is discussed in this article. The effect of changing the zeta potential and pressure gradient on the flow has been shown as well. The results show increasing in the applied pressure gradient increases the share of the parabolic of velocity distribution in the velocity profile in the mixed region and the velocity distribution becomes flat parabolic, while increasing the zeta potential increases the velocity in the electric double layer and the velocity distribution takes the form of a horse saddle.