اثر میدان مغناطیسی بر حرکت، تغییر شکل و زمان جدایش قطرات سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی در میکروکانال جریان متمرکز

Abstract

در مطالعه‌ی حاضر، تأثیر میدان مغناطیسی خارجی بر فرآیند تشکیل قطرات با اندازه و فرکانسی متفاوت و همچنین تأثیر خواص غیرنیوتنی بر مشخصات این قطرات، در یک میکروکانال جریان متمرکز به روش عددی بررسی شده و از طریق دو مدل غیرنیوتنی ویسکوز کاریو و توانی، وابستگی تنش با نرخ کرنش، مورد ارزیابی گرفته است. همچنین، تحلیل معادلات پیوستگی و مومنتوم جریان دوفازی، تراکم ناپذیر و غیردائم، با استفاده از روش حجم محدود و یک الگوریتم عددی بر اساس تکنیک کسر حجمی انجام گرفته است تا تأثیر عدد باند (0 تا 2/۰) و اندیس توانی (۳/۰، ۶/۰ و ۳/۱) بر روی فرآیند تشکیل‌شدن قطرات، اندازه و زمان جدایش آن‌ها مورد ارزیابی قرار گیرد. به منظور اعتبارسنجی حل عددی، تشکیل قطرات سیال نیوتنی در مقادیر مختلف شدت میدان مغناطیسی با نتایج سایر مطالعات مورد مقایسه قرار گرفت و انطباق بسیار مناسبی مشاهده گردید. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که میان سیال نیوتنی و سیالات غیرنیوتنی با مدل‌های مختلف، قطره‌ی کاریو در عدد باند ۲/۰ دارای بیشترین حجم، معادل حجم بی‌بعد ۵۶/۱ بوده و تأثیر میدان مغناطیسی بر فرآیند تشکیل و جدایش قطرات، بیش از تأثیر معادله‌ی ساختاری (مدل ویسکوزیته) است. همچنین، با افزایش قدرت میدان مغناطیسی، زمان جدایش قطرات بیشتر شده و قطراتی بزرگتر با فرکانس تولیدی کمتر، حاصل شده است.