نام پژوهشگر: چنگیز کرمیان
چنگیز کرمیان ابراهیم شیرانی
در جریان دو فازی در میکروکانالها بدلیل داشتن سطح به حجم بیشتر و مسیر انتقال کمتر نسبت به کانالهای معمولی انتقال حرارت و جرم بالا است، بنابراین استفاده از میکروکانالها در حال افزایش است. برای بررسی جریان و پدیده های انتقال در میکروکانالها بایستی ابتدا هیدرودینامیک آنها مشخص شود. در این پایان نامه هیدرودینامیک جریان لختهای نانوسیال(1% اکسید آلومین در آب)و هوا در میکروکانال های با قطر 125، 250، 500و1000 میکرو متر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی می شود. جهت انجام شبیه سازی از کد تجاری fluent و روش حجم سیال استفاده می شود. برای این کار افت فشار محاسبه شده، مشخصات لخته ها با مطالعات دیگر مقایسه شده و اثرات تغییر قطر، گرانش،کشش سطحی،زاویه تماس، سرعت وویسکوزیته فازها مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل حجم سیال هم در حالت دو بعدی وهم در حالت سه بعدی به خوبی تغییرات فشار و طول لخته ها را در میکروکانالهاپیش بینی می کند و مقادیر بدست آمده، توافق خوبی با فشار تئوری یانگ-لاپلاس و مقالات منتشر شده قبلی دارد. در جریان دو فازی در میکرو کانال ها با اینکه رژیم جریان آرام است، اما افت فشار تا 4 برابر از افت فشار جریان آرام تک فازی فاصله می گیرد. طول بدون بعد لخته ها عمدتاً تابع موجودی فازها است و اعداد بدون بعد re و ca نیز روی آن تأثیر ثانویه دارند، بنابراین کانال های عریض تر لخته های طویل تری در سرعت های یکسان گاز و مایع(موجودی یکسان) دارند. با کم شدن قطر کانال، ناحیه اختلاط کمترشده، تعداد بیشتری لخته تولید می شود و طول لخته ها نیزکاهش می یابد. ویسکوزیته، کشش سطحی و چسبندگی سطح اثرات متوسطی بر طول لخته ها دارند ولی اثر دانسیته هر دو فاز قابل صرف نظر کردن است. در پایان با داده های عددی بدست آمده، روابطی برای افت فشار و طول بدون بعد لخته ها بدست آمده است. این روابط می تواند در بازه مورد نظر، طول لخته ها را پیش بینی کنند و با استفاده از این طول های بدست آمده، پارامترهای مهم پدیده های انتقال مانند افت فشار و انتقال جرم را تخمین زد. ادامه شیوه این مطالعه، روش مناسبی برای بررسی انتقال جرم و واکنش در جریان دو فازی در میکروکانال ها است که می تواند زمینه مطالعات بعدی باشد.