شبيه سازي عددي ميكروميكسر غيرفعال با واحدهاي اختلاط منحني شكل: بررسي بهبود كيفيت اختلاط گازهاي ورودي در رينولدزهاي مختلف

Numerical simulation of passive micromixers with curved mixing units: A study of improving the mixing quality of inlet gases in different Reynolds

اختلاط سيال هاي مختلف يا يكسان باهم در بسياري از ريزساختارها نقش مهمي دارد، لذا بررسي بهبود كيفيت اختلاط در ميكروكانال ها حائز اهميت مي باشد. مطالعه عددي اختلاط اكسيژن و نيتروژن در ميكروميكسر سه بعدي غيرفعال با روش المان محدود انجام و تأثير عدد رينولدز، نوع، تعداد و عرض واحدهاي اختلاط و گذاردن مانع در مسير جريان بر كيفيت اختلاط و افت فشار بررسي گرديده است. در حاليكه بيشتر مطالعات قبلي در خصوص اختلاط مايعات بوده، در اين تحقيق اختلاط گازها در ميكروميكسرهاي ساده و نيز ميكروميكسرهاي داراي واحدهاي اختلاط بررسي شده است. بدين منظور دو نوع ميكروميكسر نوين به نام هاي A و B با واحدهاي اختلاط جديد و متعدد معرفي شده اند. ارزيابي عملكرد جرمي مدل هاي نوين A و B داراي واحدهاي اختلاط مارپيچ، نسبت به مدل پايه بدون واحد اختلاط نشان مي دهد كه مدل هاي نوين عملكرد بالاتري نسبت به مدل پايه دارند طوريكه ميكروميكسر A با پنج واحد اختلاط، در رينولدز 110، نسبت به مدل پايه كيفيت اختلاط را 2 برابر و نسبت به مدل B 1/25 برابر بهبود مي بخشد. همچنين تاثير عمق موانع مكعبي در ميكروميكسر B با پنج واحد اختلاط بيانگر بهبود كيفيت اختلاط نسبت به مدل بدون مانع در رينولدزهاي بالاتر مي باشد. بطوريكه در عدد رينولدز 110 مدل B با پنج واحد اختلاط، كيفيت اختلاطي حدود 95 درصد را ارائه مي دهد

Mixing different or identical fluids together plays an important role in many microstructures, so it is important to study the quality of mixing in microchannels. Numerical study of oxygen and nitrogen mixing in passive three-dimensional micromixer was performed by finite element method and the effect of Reynolds number, type, number and width of mixing units and obstruction in the flow path on mixing quality and pressure drop was investigated. While most previous studies have been on the mixing of liquids, in this study the mixing of gases in simple micromixers as well as micromixers with mixing units has been investigated. For this purpose, two new types of micromixers named A and B with new and multiple mixing units have been introduced. Mass performance evaluation of the new models A and B with helical mixing units, compared to the base model without the mixing unit shows that the new models have a higher performance than the base model as micromixer A with five mixing units, in Reynolds 110, compared to the base model. Improves mixing quality 2 times and 1.25 times better than Model B. Also, the effect of the depth of cubic barriers in micromixer B with five mixing units indicates the improvement of mixing quality compared to the unobstructed model in higher Reynolds. As in Reynolds 110 model B with five mixing units, the mixing quality is about 95%.