عنوان پایان‌نامه
مدلسازی عددی و مطالعه پارامتری جریان سیال در میکرو پمپهای MHD
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 641;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70291
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- شهریار بیان الحق اصفهانی
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- در دهه های اخیر سیستمهای میکروسیالی کاربردهای فراوانی در فن آوریهای بیولوژی، پزشکی و حتی تحقیقات فضایی یافته اند. میکروپمپها به عنوان جزء اصلی سیستمهای میکروالکترومکانیکی به حساب می آیند که به دلیل پیچیدگی ساختار با مشکلاتی در ساخت و به کارگیری در ابعاد کوچک مواجه هستند. با توجه به گستردگی انواع و تنوع کاربریهای خاص میکروپمپها، میدان گسترده ای جهت تحقیقات، توسعه و بهینه سازی آنها وجود دارد. امروزه میکروپمپهای غیر مکانیکی به دلیل مزیتهایی که جهت ساخت و کارکرد مطمئن در ابعاد میکرونی دارند، به موضوعی جالب توجه تبدیل شده اند. در این میان میکروپمپهای مگنتوهیدرودینامیک(MHD) به سبب عدم وجود قطعات متحرک، قابلیت تولید جریان پیوسته، قابلیت اطمینان پذیری بالا، سهولت نسبی ساخت و هزینه های ساخت پایین به طور چشم گیری در پمپاژ سیالات بیولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند. در تحقیق پیش رو با استفاده از مدلسازی عددی و حل هم زمان معادلات ناویر-استوکس و معادلات ماکسول عملکرد این دسته از میکروپمپها مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر پارامترهای مختلف فیزیکی از قبیل شدت میدان مغناطیسی، شدت میدان الکتریکی و هندسه میکروپمپ و نیز تاثیر آرایش چیدمان الکترودها و همچنین اثر نوع سیال کاری بر عملکرد ان بررسی شده است. به طور کلی با افزایش عمق میکروپمپ و همچنین افزایش شدت میدان های الکتریکی و مغناطیسی، تا پیش از ظهور پدیده الکترولیز و تولید حباب، میزان گذر حجمی میکروپمپ افزایش می یابد. همچنین طرح آرایش گسسته به لحاظ بهبود نرخ گذر حجمی و فشار استاتیک بیشینه، مزیتی نسبت به طرح پیوسته ندارد.
- Abstract
- In recent decades, there are abundant applications in microfluidic systems. Micropumps are treated as the main component of MEMS systems. Due to the structural intricacies, there are many difficulties in manufacturing process and application in small scales. By considering the micropump types and application diversity, there is a vast field in research development and optimization. Thanks to simple manufacturing process and reliability in micro scale application, non-mechanical micropumps became a noticeable field of research. Among non-mechanical micropumps, MHD (magnetohydrodynamic) micropumps which contain no moving parts and capable of generating continuous flow along with reliability, simple and low cost manufacturing are increasingly being used in pumping biological fluids. In this research, numerical simulation has been used to simultaneously solve Navier-Stokes and Maxwell equations in order to investigate the micropump performance. The effects of different parameters, namely, magnetic flux density, electric field strength, micropump geometry, electrode arrangement and fluid type on micropump performance have been studied and presented. The results show that, increasing the micropump depth leads to increase the flow rate. By increasing the magnetic flux density and electric field strength-before generating and introducing bubbles due to electrolysis- the flow will increase. In addition, numerical results show that, application of discrete electrode arrangement does not have significant advantages over continuous electrode arrangement.
