تأثیر جریان‌های ثانویه ایجاد شده توسط میکرومیکسرهای منحنی شکل با هندسه‌های مختلف روی اختلاط سیالات غیرنیوتنی

Abstract

از آنجایی که اکثر سیالات در کاربردهای مهندسی و بیولوژیکی غیرنیوتنی هستند، مطالعه اختلاط سیالات غیرنیوتنی بسیار مهم است. در میکرومیکسرهای منحنی شکل از جریان های ثانویه برای بهبود اختلاط سیالات استفاده می‌شود. در این مطالعه اختلاط سیالات غیرنیوتنی در میکرومیکسرهای منحنی به صورت عددی و با استفاده از کد متن باز اپن فوم بررسی شده است. بررسی ها با فرض جریان سه بعدی، پایا و تراکم ناپذیر و برای اعداد رینولدز بین 0.1 تا 300 انجام گرفت. در این مطالعه از آب به عنوان سیال نیوتنی و از محلول آبی کربوکسی متیل سلولز با غلظت‌های متفاوت به عنوان سیال غیرنیوتنی استفاده شد. تأثیر عدد رینولدز جریان، کمیت‌های لزجت سیال قانون توانی و هندسه میکرومیکسر روی درجه اختلاط و افت فشار بی بعد مطالعه شد و نتایج با نتایج مربوط به میکرومیکسر مستقیم مقایسه شد. نتایج نشان داد که با کاهش شاخص توانی سیال، درجه اختلاط کاهش می یابد و بازده اختلاط برای سیالات رقیق شونده در هندسه های دارای پیچ های تیز بهتر است. همچنین با افزایش عدد رینولدز و به تبع آن افزایش سرعت، اثرات گریز از مرکزی بیشتر شده و اختلاط بهبود می یابد. بررسی همزمان درجه اختلاط و افت فشار نشان داد که برای رینولدزهای پائین و شاخص‌های توانی کوچک، میکرومیکسر-ب عملکرد بهتری دارد.