مطالعه عددی جریان الکترواسمتیک در یک نانو نازل با استفاده از روش دینامیک مولکولی

اهمیت روزافزون کاربردهای مکانیک سیالات مایکرو و نانو در حوزه های مهندسی و تکنولوژی، نگاه محققین را به روش هایی معطوف کرده است که از کارآیی بالایی در تحلیل پدیده های جریان های سیال در ابعاد ریز برخوردار باشند. در حالی که در ابعاد مایکرو نانو، روش های پیوستار غالباً در پیش بینی با شکست مواجهه می شوند، روش دینامیک مولکولی از جمله روش های موفق در این ابعاد می باشد. در این روش با استفاده از مکانیک آماری و نمونه گیری بر روی مشخصه ها در ابعاد ریز، کمیت های مورد نظر به دست خواهند آمد. به علت افزایش نسبت سطح به حجم در ابعاد کوچک، استفاده از اختلاف فشار هیدرودینامیکی به عنوان نیروی محرک جریان چندان عملی نمی باشد و به کارگیری از نیرو های الکتروکینتیک مانند الکترواسمتیک کاملاً توجیه پذیر است. جریان الکترواسمتیک در یک نانونازل دارای کاربرد های زیادی همچون تزریق دی. اِن. اِی و یا ژن می باشد. در تحقیق حاضر، مبتنی بر روش دینامیک مولکولی، برنامه ای کامپیوتری به زبان فرترن تهیه شده که قابلیت شبیه سازی جریان های سیال در ابعاد ریز و محیط های گسسته، تحت تاثیر اثرات پدیده های الکتروکینتیک را داراست. با به کارگیری برنامه ی کامپیوتری فوق، مشخصات هیدرودینامیکی جریان پوازویی بین دو صفحه ی تختِ موازی و جریان الکترواسمتیک در یک نانو نازل به دست آورده شده است. همچنین، به بررسی تاثیر زبری صفحات متفاوت کریستالی دیواره ی جامد در دو جریان ذکر شده نیز پرداخته شده است. امکان کاهش زمان مورد نیاز جهت اجرای برنامه ی کامپیوتری تهیه شده نیز با به کارگیری الگوریتم همسایگی ورلت و شعاع قطع، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.