ارتقا کیفیت اختلاط در ریز مخلوط کن های غیر فعال با بهره گیری از جانمایی بهینه موانع با داده‌های فازی

Abstract

ریز مخلوط کن هاها در علم ریز سیال نقش بسیار پر رنگی را ایفا می‌کنند. این ابزار در شاخه‌های مختلفی همچون پزشکی، صنایع غذایی، هسته‌ای و صنایع شیمیایی کاربرد گسترده‌ای دارند. حصول کیفیت اختلاط بالا در این مخلوط کن ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. دو روش کلی برای افزایش کیفیت اختلاط در ریز مخلوط کن هاها مطرح می‌شود: روش‌های فعال که با بهره‌گیری از فاکتورهای خارجی از قبیل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در صدد افزایش کیفیت اختلاط برمی‌آیند و روش‌های غیرفعال که بدون صرف نیرو و انرژی خارجی و صرفاً با استفاده از تغییرات ساختاری ریز مخلوط کن ها سبب ارتقا کیفیت اختلاط می‌گردند. روش‌های غیرفعال به دلیل هزینه جاری کم و عدم استفاده از قطعات متحرک طرفداران زیادی دارند. ایجاد موانع در مسیر حرکت سیال یکی از این روش‌هاست. در این مقاله ریز مخلوط کن های با هندسه مستطیلی در نظر گرفته شده است که با بهره گیری از موانع دایروی شکل سعی می‌گردد کیفیت اختلاط افزایش یابد. برای در نظر گرفتن این موانع پنج نقطه در نظر گرفته شده است که موانعی دایره‌ای با پنج قطر مختلف در این پنج مکان قرار می‌گیرند. شایان ذکر است مطالعه حاضر شامل مدل‌سازی عددی است و به سبب وجود عدم قطعیت در نتایج عددی به دست آمده، مدل‌سازی در فضای فازی می‌تواند نتایج مطلوب‌تری را بدست آورد. نوآوری کار، ارائه روشی برای جانمایی بهینه موانع با داده‌های فازی است که بر اساس آن بتوان آرایش موانع مختلف را در ریز مخلوط کن ها به صورتی به دست آورد که بالاترین کیفیت اختلاط حاصل گردد. نتایج نشان می دهد که المان با قطرهای 20/0، 15/0، 25/0، 30/0 و 10/0 میلی‌متر را در چینش چپ به راست (بالادست به پایین‌دست) در پنج موقعیت تعیین شده بایستی قرار گیرند. با این ترکیب کیفیت اختلاط نسبت به حالت پایه 467 درصد افزایش می‌یابد.