تشکیل و جدایش قطره غیرنیوتونی در جریان دو فازی داخل یک میکروکانال هم‌محور

در این مقاله از روش شبکه بولتزمن دوفازی برای شبیه­سازی تشکیل و جدایش قطره از ترکیب دو سیال مخلوط­نشدنی استفاده شده است. هدف این تحقیق بررسی فرآیند تشکیل قطره سیال غیرنیوتونی در یک فاز پیوسته نیوتونی داخل یک میکروکانال هم­محور می­باشد. در این شبیه­سازی، مدل غیرنیوتونی کاریاسودا برای شبیه­سازی سیال غیرنیوتونی به­کار گرفته شده است. اعداد بی­بعد مهم در این مطالعه، عدد مویینگی (نسبت بین نیروی لزجت و نیروی کشش سطحی) و نسبت سرعت ورودی دوفاز می­باشند. در این تحقیق تاثیر ضریب کاریاسودا، عدد مویینگی و نسبت سرعت بر فرآیند تشکیل قطره، اندازه، فرکانس تشکیل قطرات و طول جدایش بررسی گردیده است. صحت­‌سنجی مناسبی نیز در حالت دوفاز با ارائه یک حل تحلیلی ارائه گردیده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش ضریب غیرنیوتنی در مدل، زمان شروع جدایش قطره و طول جدایش اولین قطره کاهش می­یابد. افزایش عدد موئینگی نیز منجر به کاهش طول جدایش می­شود. با کاهش نسبت سرعت بین دو فاز، کاهش عدد موئینگی و افزایش ضریب مدل کاریاسودا، اندازه قطره تشکیل شده کاهش می­یابد. تاثیر ضریب غیرنیوتنی بر فاصله بین قطرات نیز بررسی شد به‌گونه‌ای که با افزایش این ضریب، فرکانس تشکیل قطره افزایش و فاصله بین قطرات کاهش می‌یابد.