بررسی عددی اختلاط درمیکرومیکسرهای Tشکل دوگانه و چندگانه با ورودی های همراستا و ناهمراستا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مکانیک-تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد یزد، ایران

2 دانشگاه یزد

چکیده

در این پژوهش عددی ، رفتار اختلاط دو سیال آب و اتانول با چگالی و لزجت متفاوت در پنج گونه T میکرومیکسر مطالعه شده است. هندسه‌های پژوهش شامل هندسه‌های 1 و 2 که به ترتیب Tمیکرومیکسرهای چندگانه با ورودی‌های ناهمراستا در یک و دو صفحه و هندسه‌های 3 ،4 و 5 به ترتیبT میکرومیکسر چندگانه ، T میکرومیکسر دوگانه وT میکرومیکسر می‌شوند. کد تجاری دینامیک سیالات محاسباتی انسیس فلوئنت به منظور شبیه‌سازی فرآیند اختلاط، در عدد اشمیت 752/26 و در محدوده‌ی اعداد رینولدز 1 تا 200 استفاده شده است. در میکرومیکسرهای دوگانه و چندگانه به ترتیب دو و سه نوع ترتیب قرارگیری برای دو سیال در ورودی‌ها بررسی و نتایج مقایسه شده است. اعتبارسنجی پژوهش حاضر با مطالعه کورتس کی روش و همکاران انجام شده است.نتایج اختلاط به ازای انواع جریان خاص در میکرومیکسرهای چندگانه و دوگانه با تنها نوع جریان در T میکرومیکسر مقایسه شده است. نتایج بیانگر است که شاخص اختلاط و افت فشار علاوه بر تعداد ورودی‌های میکرومیکسر، تابع نحوه قرارگیری آنها و نیز به ازای هندسه‌های دارای بیش از دو ورودی تابع ترتیب قرارگیری دو سیال در ورودی‌ها است. مقدار 0/4878 حداکثر شاخص اختلاط به ازای جریان نوع 1 و عدد رینولدز 1 در Tمیکرومیکسر چندگانه مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of Mixing in Double and Multiple T-Shaped Micromixers with Aligned and Non-Aligned Inputs

نویسندگان [English]

  • erfan nematollahi 1
  • Mohammad Sefid 2
1 mechanic-energy conversion,mechanic engineer faculty,yazd university,yazd,iran
چکیده [English]

 In this numerical investigation mixing behavior of two fluids water and ethanol with various density and viscosity mixing in 5 types of T-micromixers has been studied. The Geometries under research include 1 and 2 geometries are Multiple T-micromixer with non-aligned inputs in one and two plane respectively, and the 3, 4 and 5 geometries are included Multiple T-micromixer, double T-micromixer and T-micromixer. computational fluid dynamics commerical code of ANSYS fluent has been used to simulate mixing process at Schmidt number of 752.26 for Reynolds number in range of 1 to 200. For double T-micromixer and multiple T-micromixers two and three different types of placement for two fluids in the inputs respectively investigated and results has been compared. Cortes-Quiroz et al study used for validation present investigation. Mixing results compared for specific flow types in double and multiple micromixers with single flow type in T-micromixer. The results show mixing index and pressure drop are function of inputs’ number and position also for geometries with more than two inputs, types of input fluids have effect on these parameters.The value of 0.4878 is the maximum mixing index has been observed using flow type 1 in Multiple T-micromixer at the Reynolds number of 1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical study
  • Double T-micromixers
  • Multiple T-micromixers
  • non-aligned
  • Pressure drop
[1]G. Cai, L. Xue, H. Zhang, J. Lin, A review on micromixers, Micromachines, 8(9) (2017) 274.
[2] Z. Stone, H. Stone, Imaging and quantifying mixing in a model droplet micromixer, Physics of Fluids, 17(6) (2005) 063103.
[3] P. Zare, S. Talebi, Numerical simulation of an L-shaped micromixer and investigation of the effect of variations of geometrical parameters on its performance, Modares Mechanical Engineering, 17(3) (2017) 293-304.) In PERSION)
[4] Y.-T. Huang, C.-Y. Wu, S.-W. Huang, Longitudinal Vortices Mixing in Three-Stream Micromixers with Two Inlets, World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 8(7) (2014) 1175-1180.
[5] A. Afzal, K.-Y. Kim, Flow and mixing analysis of non-Newtonian fluids in straight and serpentine microchannels, Chemical Engineering Science, 116 (2014) 263-274.
[6]C.A. Cortes-Quiroz, A. Azarbadegan, M. Zangeneh, Evaluation of flow characteristics that give higher mixing performance in the 3-D T-mixer versus the typical T-mixer, Sensors and Actuators B: Chemical, 202 (2014) 1209-1219.
[7]  N.A. Mouheb, D. Malsch, A. Montillet, C. Solliec, T. Henkel, Numerical and experimental investigations of mixing in T-shaped and cross-shaped micromixers, Chemical engineering science, 68(1) (2012) 278-289.
[8] R. Rabani, S. Talebi, M. Rabani, Numerical analysis of lamination effect in a vortex micro T-mixer with non-aligned inputs, Heat and Mass Transfer, 52(3) (2016) 611-619.
[9] M.A. Ansari, K.-Y. Kim, K. Anwar, S.M. Kim, Vortex micro T-mixer with non-aligned inputs, Chemical Engineering Journal, 181 (2012) 846-850.
[10] M. Hoffmann, M. Schlüter, N. Räbiger, Experimental investigation of liquid–liquid mixing in T-shaped micro-mixers using μ-LIF and μ-PIV, Chemical engineering science, 61(9) (2006) 2968-2976.
[11] M. Rasouli, A. Abouei Mehrizi, A. Lashkaripour, Numerical study on low reynolds mixing oft-shaped micro-mixers with obstacles, Transp Phenom Nano Micro Scales, 3(2) (2015) 68-76.
[12] D. Gobby, P. Angeli, A. Gavriilidis, Mixing characteristics of T-type microfluidic mixers, Journal of Micromechanics and microengineering, 11(2) (2001) 126.
[13] M.A. Ansari, K.-Y. Kim, K. Anwar, S.M. Kim, A novel passive micromixer based on unbalanced splits and collisions of fluid streams, Journal of micromechanics and microengineering, 20(5) (2010) .700550