عنوان پایان‌نامه
بررسی جابجایی آزادو اجباری در یک میکروکانال عمودی و تحت تاثیر میدان الکتریکی EDL
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1651;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42977
- تاریخ دفاع
- ۰۴ آذر ۱۳۸۸
- دانشجو
- آریان جعفری
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- در سالهای اخیر استفاده از تجهیزات در ابعاد میکرو و نانو در صنایع مختلف مانند صنایع شیمیایی، پزشکی، مکانیک و الکترونیک رشد چشمگیری داشته است. با رشد و گسترش کاربرد این وسایل و پیچیدگی ساخت و آزمایش آنها، شبیهسازی این وسایل قبل از ساخت اهمیت بسزایی یافته است. از جمله مهمترین تجهیزات در ابعاد میکرو و نانو آزمایشگاههای تراشهای میباشند. در این میان یکی از اصلیترین قطعات آزمایشگاههای تراشهای که وظیفه انتقال سیال را بر عهده دارند میکروپمپها میباشند. با توجه به ابعاد کوچک این وسایل و ناکارا بودن روشهای صنعتی انتقال سیال در این ابعاد، امروزه میکروپمپهای الکتریکی بیش از سایر روشهای انتقال سیال مورد توجه قرار گرفتهاند. در این تحقیق به بررسی عددی جریان سیال تراکمناپذیر در میکروکانالهای عمودی با نیروی جلوبرنده الکتریکی و همچنین نیروی ناشی از شناوری سیال با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل پرداخته شده است. بدین سبب جریان سیال و انتقال حرارت در یک میکروکانال عمودی با اعمال نیروی الکتریکی یکنواخت و غیریکنواخت مورد مطالعه و شبیهسازی قرار گرفته است. معادله پواسون بولتزمن برای به دست آوردن شدت میدان الکترسینتیکی ایجاد شده به علت شارژ دیواره حل شده است. این میدان به عنوان یک نیروی حجمی در معادله مومنتوم در نظر گرفته شده است. نیروهای ناشی از شناوری نیز با استفاده از تقریب بوزنیسک به معادله مومنتوم اضافه شده است. بر اساس نتایج این تحقیق افزایش در نیروهای اینرسی موجب پایین آمدن انتقال حرارت میشود. همچنین با توجه به کاربرد میکرو کانالهای عمودی، جریان سیال در آن تحت تاثیر نیروهای حجمی ناشی از اختلاف دما نیز بررسی شده است. با کمک نتایج حاصل از این شبیهسازی کنترل دبی و میزان دفع انتقال حرارت در چیدمانهای مختلف پتانسیل سطح میسر میباشد.
- Abstract
- A problem of mixed convection in a vertical micro channel affected by an applied electrical potential with symmetric wall temperature is studied numerically. A non linear two-dimensional Poisson equation governing the applied electrical potential and zeta potential of solid-liquid boundary and Nersent-Plank equation governing the ionic concentration distribution are numerically solved using a finite volume method. Body forces caused by the interaction between the charge density and applied electrical potential field and buoyancy effect are included in the full Navier-Stokes equation. The SIMPLE algorithm is employed to solve the corresponding numerical equations formulated by the finite-volume method. The governing equations are discretized using a control volume approach on a staggered mesh and a pressure correction method is employed for the pressure–velocity coupling. A hybrid scheme is used to model the convective term, and a suitable grid distribution is introduced. Because of high velocity gradient in microchannels viscous dissipation is also considered. It is found that by increasing the Re number while keeping the electrical potential constant, the flow tends to poiselluie flow and consequently the local Nusselt number decreases. It is also observed that increasing the Grashof number has insignificant effect on fluid flow and heat transfer.
