بررسی اختلاط دو سیال متفاوت در یک میکروکانال با پره منحنی شکل به روش بولتزمن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشگاه یزد

3 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه میبد، میبد، ایران

10.22060/mej.2019.16375.6349

چکیده

در مطالعه حاضر اختلاط دو سیال با لزجت‌های متفاوت در یک میکرو کانال مجهز به پره نوسانی منحنی شکل به روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه شبیه‌سازی‌شده و اثرات شکل هندسی، سرعت و دامنه نوسان پره منحنی شکل و نسبت لگاریتمی لزجت بر بازده اختلاط بررسی‌شده است. اکثر مطالعات صورت گرفته، به بررسی اختلاط دو سیال کاملاً یکسان پرداخته‌اند درصورتی‌که اختلاط زمانی مفهوم پیدا می‌کند که خواص دو سیال مخلوط شونده متفاوت باشد. همچنین در مطالعات صورت گرفته در زمینه اختلاط، پره در میکرو کانال به شکل استوانه و یا مستطیل در نظر گرفته‌شده است. در این تحقیق برای اولین بار از پره منحنی شکل جهت اختلاط دو سیال با لزجت متفاوت استفاده‌شده است. شبیه‌سازی در عدد رینولدز 80، عدد اشمیت 10 انجام‌شده و برای پره منحنی از شکل ایرفویل NASA/LANGLEY LS(1)-0417 (GA(W)-1) استفاده‌شده است. در بررسی اثر شکل هندسی، نتایج نشان داد که بازده اختلاط دو سیال با لزجت یکسان و متفاوت، در میکرو کانال مجهز به پره منحنی شکل بالاتر از میکرو کانال مجهز به پره مستطیل شکل است. نتایج بررسی اثر سرعت و دامنه نوسان پره بر بازده نیز نشان داد که در دامنه‌های نوسان بررسی‌شده با افزایش عدد استروهال، بازده نیز افزایش‌ می‌یابد و بازده اختلاط در دامنه نوسان 5/0 در تمام اعداد استروهال بررسی‌شده یک مقدار بهینه را دارد. همچنین با افزایش نسبت لگاریتمی لزجت در اعداد استروهال بررسی‌شده، بازده کاهش می‌یابد و این کاهش در اعداد استروهال بالا قابل‌ملاحظه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of mixing two fluids of different viscosities in a microchannel with curved stirrer by LBM

نویسندگان [English]

  • Reza Kaveh 1
  • Mohammad Sefid 2
  • Mohsen Mozafari shamsi 3
1 Ph.D. Student, Departmet of Mechanical Engineering, University of Yazd, Yazd, Iran
2 mechanical engineering yazd university yazd
3 Assistant Professor, Departmet of Engineering, University of Meybod, Meybod, Iran
چکیده [English]

In the present study, mixing of two fluids of different viscosities in a micro channel with an oscillating curved stirrer was simulated by MRT-LBM and the effect of geometric shape, oscillating speed and amplitude and viscosity logarithmic ratio on mixing efficiency was analyzed. Most researches in this field have studied the mixing of two same fluids but the mixing makes sense when two miscible fluids have different properties. Also in these researches, stirrers in micro channel are considered cylinder or rectangle shape. In this study, a curved stirrer was used for mixing two fluids of different viscosities in micro channel for the first time. The simulation was performed at Re=80 and Sc=10 and NASA/LANGLEY LS(1)-0417 (GA(W)-1) airfoil shape was used for curved stirrer. At the study of geometric shape, results showed that mixing efficiency of two fluids of same and different viscosities in micro channel with oscillating curved stirrer was higher than micro channel with oscillating rectangle stirrer. The results of stirrer oscillating amplitude and velocity survey revealed that increase in Strouhal number causes increase in mixing efficiency on studied oscillating amplitude and Optimum efficiency is on oscillating amplitude 0.5 on all studied Strouhal numbers. Also mixing efficiency decreases with increase of viscosity logarithmic ratio on studied Strouhal numbers and this decrease is noticeable in high Strouhal numbers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mixing
  • Micro channel
  • Different viscosities
  • MRT-LBM
  • Oscillating curved stirrer