ارتقا كيفيت اختلاط در ريز مخلوط كن هاي غير فعال با بهره گيري از جانمايي بهينه موانع با داده‌هاي فازي

Improving the mixing quality in a passive micromixer using the optimal location of obstacles with fuzzy data

ريز مخلوط كن هاها در علم ريز سيال نقش بسيار پر رنگي را ايفا مي‌كنند. اين ابزار در شاخه‌هاي مختلفي همچون پزشكي، صنايع غذايي، هسته‌اي و صنايع شيميايي كاربرد گسترده‌اي دارند. حصول كيفيت اختلاط بالا در اين مخلوط كن ها از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. دو روش كلي براي افزايش كيفيت اختلاط در ريز مخلوط كن هاها مطرح مي‌شود: روش‌هاي فعال كه با بهره‌گيري از فاكتورهاي خارجي از قبيل ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي در صدد افزايش كيفيت اختلاط برمي‌آيند و روش‌هاي غيرفعال كه بدون صرف نيرو و انرژي خارجي و صرفاً با استفاده از تغييرات ساختاري ريز مخلوط كن ها سبب ارتقا كيفيت اختلاط مي‌گردند. روش‌هاي غيرفعال به دليل هزينه جاري كم و عدم استفاده از قطعات متحرك طرفداران زيادي دارند. ايجاد موانع در مسير حركت سيال يكي از اين روش‌هاست. در اين مقاله ريز مخلوط كن هاي با هندسه مستطيلي در نظر گرفته شده است كه با بهره گيري از موانع دايروي شكل سعي مي‌گردد كيفيت اختلاط افزايش يابد. براي در نظر گرفتن اين موانع پنج نقطه در نظر گرفته شده است كه موانعي دايره‌اي با پنج قطر مختلف در اين پنج مكان قرار مي‌گيرند. شايان ذكر است مطالعه حاضر شامل مدل‌سازي عددي است و به سبب وجود عدم قطعيت در نتايج عددي به دست آمده، مدل‌سازي در فضاي فازي مي‌تواند نتايج مطلوب‌تري را بدست آورد. نوآوري كار، ارائه روشي براي جانمايي بهينه موانع با داده‌هاي فازي است كه بر اساس آن بتوان آرايش موانع مختلف را در ريز مخلوط كن ها به صورتي به دست آورد كه بالاترين كيفيت اختلاط حاصل گردد. نتايج نشان مي دهد كه المان با قطرهاي0/20، 0/15، 0/25، 0/30 و 0/10 ميلي‌متر را در چينش چپ به راست (بالادست به پايين‌دست) در پنج موقعيت تعيين شده بايستي قرار گيرند. با اين تركيب كيفيت اختلاط نسبت به حالت پايه 467 درصد افزايش مي‌يابد.

Micromixers play a very important role in microfluidic science. These tools are widely used in various fields such as medicine, food industry, nuclear and chemical industries. Achieving high mixing quality in these mixers is very importance. There are two general methods for increasing لاthe quality of mixing in micromixers: Active methods, which use external factors such as electric and magnetic fields to increase the quality of mixing, and Passive methods, which do not use external forces and energy and only By using structural changes of micromixers, they improve the quality of mixing. Passive methods are very popular due to their low current cost and lack of use of moving parts. Creating obstacles in the path of fluid stream is one of these methods. In this paper, a micromixer with a rectangular geometry is considered, which tries to increase the mixing quality by using circular barriers. To consider these obstacles, five points have been considered, in which circular obstacles with five different diameters are placed. It is worth mentioning that the present study includes numerical modeling and due to the uncertainty in the obtained numerical results, modeling in fuzzy space can achieve more desirable results. The innovation of the work is to provide a way to optimally locate the obstacles with fuzzy data, based on which the arrangement of different obstacles in the micromixer can be achieved in such a way that the highest mixing quality is achieved. The results show that elements with diameters of 0.20, 0.15, 0.25, 0.30 and 0.10 mm should be placed in left-to-right arrangement in five designated positions. With this combination, the mixing quality increases by 467% compared to the base state.