شبیه سازی عددی شکست قطره در میکروکانال ها

جریان های چندفاز از پرکاربردترین موضوعات مورد بررسی در پژوهش های دانشگاهی و پروژه های صنعتی می باشد. از معروف ترین جریان های دوفاز می توان به دوفاز حرکت قطره اشاره کرد. این جریان در بسیاری از صنایع مانند داروسازی و شیمیایی کاربرد دارد. در این پژوهش به بررسی و شبیه سازی عددی حرکت و شکست قطرات مخلوط ناپذیر در سیال پیوسته در اتصالات t شکل متقارن با مانع و بدون مانع در مقیاس میکرومتر پرداخته شده است. از جمله کاربردهای حرکت و شکست قطره در میکروکانال ها، می توان به اختلاط واکنش دهنده های شیمیایی، محافظت تجهیزات آزمایشگاهی در برابر مواد شیمیایی خورنده به صورتی که مواد شیمیایی خورنده را به شکل قطره درون سیال پیوسته انتقال داده شود، تقسیم مواد دارویی و شیمیایی با ارزش به وسیله ی اتصالات t شکل متوالی و غیره را می توان اشاره کرد. از این رو دست یابی به یک فرآیند مناسب برای حرکت قطره یکی از مسائل مهم قابل بررسی در صنعت است. در فرآیند شکست قطره دستیابی به سیستمی که قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین (تولید قطرات بسیار کوچک) در مدت زمان کم باشد، از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا امروزه برای تولید این قطرات از اتصالات t شکل متوالی استفاده می شود که زمان شکست بسیار بالایی دارد و همچنین قطرات را با نسبت های شکست مساوی تولید می کند. از این رو ارائه یک سیستم پیشنهادی برای این مقصود می تواند بسیار مفید باشد. لذا یک هندسه برای شکست قطرات پیشنهاد گردید تا علاوه بر کاهش زمان شکست، قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین را نیز داشته باشد، که به اصطلاح "اتصال t شکل با مانع" نامیده می شود. برای شبیه سازی عددی مدل vof مناسب است؛ زیرا در این مدل دو فاز قابل تفکیک بوده و در یکدیگر نفوذ نمی کنند، و همچنین پروفیل سطح را به خوبی شبیه سازی می نماید. نتایج نشان دادند که اتصال t شکل با مانع برای شکست قطره دارای قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین در مدت زمان کوتاه است و نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی داشت که به نوعی بیانگر مناسب بودن مدل vof و دقت کار انجام شده برای مسئله مورد نظر می باشد.