مطالعه عددی تغییر شکل قطره در میکروکانال تخت قیفی شکل

Abstract

پیرو مطالعات تجربی انجام شده، در این مطالعه، تغییر شکل یک قطره که در حال شارش در شبکه میکروشاره تخت قیفی شکل است، به ­طور عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه میکروسیال مورد مطالعه، از دو قسمت کانال مستقیم و کانال بازشونده تخت قیفی شکل تشکیل شده است. در این مطالعه، از روش حل متوسط­ گیری عمقی به جای حل معادله­ ی استوکس سه بعدی، استفاده شده است. با استفاده از روش عنصر مرزی، معادله‌ی دارسی برای محاسبه فشار و سرعت در کانال میکروسیال دوبعدی به­طور عددی حل شده است. شبیه­ سازی‌های‌ عددی نشان می‌دهد، هنگامی که قطره وارد ناحیه کانال واگرا می­گردد، به دلیل خطوط واگرا شکل جریان زمینه، به­ تدریج تغییر شکل پیدا می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که بیشینه تغییر شکل قطره در ناحیه­ ی کانال قیفی شکل تخت به پارامترهای همانند عدد مویینگی، زاویه بازشدگی کانال و شعاع قطره وابسته است. برای اعتبار سنجی نتایج عددی، نتایج با داده­ های تجربی مقایسه شده است. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و عددی، نشان می­ دهد که سازگاری بسیار خوبی بین مقیاس عددی بیشینه تغییر شکل قطره و مقیاس آزمایشگاهی آن وجود دارد.