تحلیل اختلاط دو جریان به روش لتیس بولتزمن

اخیراً تحقیقات علمی در حوزه مکانیک سیالات به سمت جریان های ریز (میکرونی) تمایل پیدا کرده است، در این زمینه تاکنون تجهیزات مختلفی که با ابعاد میکرو سروکار دارند، ساخته شده است. یکی از پرکاربردترین این وسایل ریز مخلوط گرها می باشند که به منظور ایجاد اختلاط در گونه های موجود در یک سیال به کار می روند. از آنجا که ساخت یا آزمایش یک دستگاه ریزمخلوط گر هزینه بر است، شبیه سازی و بهینه نمودن این وسایل پیش از ساخت امری ضروری است. در این پژوهش به بررسی چگونگی آمیختگی دو سیال با خواص ثابت درون یک ریز مجرا با استفاده از روش نوپای مرز غوطه ور-لتیس بولتزمن پرداخته شده است. معمولا ضریب پخش گونه های دو سیال در یکدیگر به قدری کم است که در ابعاد کوچک مجراها اختلاط کامل گونه ها حاصل نمی گردد. بنابراین به ریزمخلوط گری که راندمان اختلاط را افزایش دهد به شدت احساس نیاز می شود. در این پژوهش سعی بر آن است که با قرار دادن موانعی(دایروی یا سینوسی شکل) بر سر راه جریان سطح تماس بین گونه های مورد اختلاط زیاد شود، تا شاخص های اختلاط نظیر راندمان بهبود یابد. همچنین در این پژوهش یک طرح پیشنهادی و جدید برای اعمال شرط مرزی نوع دوم (مشتقی) در روش مرز غوطه ور- لتیس بولتزمن معرفی شده است. نتایج نشان می دهد با ایجاد غیر یکنواختی در دیواره های ریزمجرا راندمان اختلاط تا حدود 30 درصد افزایش می یابد. بعلاوه بکار گیری روش مرز غوطه ور لتیس بولتزمن به مراتب برای چنین مسائلی آسان تر اجرا می گردد. همچنین اعمال شرط مرزی مشتقی در اعداد اشمیت بالا در روش مرز غوطه ور بدون مشکل قابل اجراست. این در حالی است که در روش های دیگر مانند (مرز منحنی) برای اعداد اشمیت بالا با مشکل مواجه هستند.