بررسی و بهینه سازی اثر هندسه و بارگذاری سطح بر راندمان اختلاط الکترواسموتیک در میکروکانال های همگرا-واگرا به روش سطح پاسخ

در این تحقیق اثرات توزیع پتانسیل سطحی و تغییرات هندسی بر میزان اختلاط الکترواسموتیک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه مورد بررسی در این پژوهش، مجموعه ای از میکرو کانال های همگرا-واگرا دوبعدی با نسبت های مختلف واگرایی است. شبیه سازی جریان الکترواسموتیک به کمک روش عددی شبکه بولتزمن و با تکیه بر حل معادلات ناویر-استوکس و پواسون-بولتزمن برای محاسبه توزیع میدان سرعت و بار الکتریکی صورت گرفته است. صحت شبیه سازی با مقایسه میان حل عددی به دست آمده از روش شبکه بولتزمن و حل تحلیلی موجود در شرایط بارگذاری یکنواخت مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه از روش سطح پاسخ به منظور ارائه رابطه کلی بین متغیرها جریان و در نهایت بهینه سازی شرایط جریان براساس دبی عبوری و راندمان اختلاط استفاده گردیده است. نتایج عددی حاکی از آن است که با افزایش میزان نسبت پتانسیل سطحی و نسبت واگرایی، دبی افزایش و راندمان اختلاط در خروجی کاهش می یابد. نوع بارگذاری تاثیر چندانی در میزان دبی ندارد در حالی که اثرات آن بر راندمان مخلوط قابل توجه است. علاوه بر این نتایج نشان داده اند که میزان حساسیت دبی و راندمان اختلاط به تغییرات زتاپتانسیل سطح بیشتر از تغییرات نسبت واگرایی است. در انتها پارامترهای بهینه توسط روش سطح پاسخ محاسبه شدند. بر اساس این بهینه سازی، مقادیر بهینه 0.5، 0.6 و pp-nn به ترتیب برای نسبت پتانسیل سطح، نسبت انسداد و نوع بارگذاری جهت حصول بیشینه دبی و راندمان اختلاط به طور همزمان به دست آمدند.