بررسی جریان درون میکروکانال های با سطوح فوق آب گریز با رهیافت حل ترکیبی معادلات نویر استوکس و روش DSMC-IP

سطوح فوق آب گریز به واسطه ی ویژگی هایی نظیر کاهش مقاومت سطح در مقابل جریان و اثر خود تمیز شوندگی بسیار مورد توجه هستند. به ویژه در جریان درون میکروکانال ها که به علت کاهش ابعاد اثر نیروهای سطحی غالب است، استفاده از این سطوح کاربرد فراوان دارد. یکی از راه های تولید سطوح فوق آب گریز ایجاد شیار روی سطح میکروکانال است. جریان گازی درون شیار با توجه به فشار گاز و ابعاد میکروحفره ممکن است در محدوده جریان رقیق شده باشد. در این صورت باید از روش های ذره-مبنا برای حل جریان گازی استفاده شود. در این مقاله با استفاده از حل ترکیبی شبیه سازی مستقیم مونت کارلو و نویر استوکس (DSMC-NS) جریان آرام درون میکروکانال فوق آب گریز با دندانه و حفره عمود بر راستای جریان مطالعه شده است. از آن جا که سرعت جریان گازی پایین است، برای کاهش نوسانات حل DSMC، از روش نگه داری اطلاعات (IP) استفاده شده است. اثر ابعاد میکروحفره روی پارامترهای جریان مانند طول لغزش موثر، سرعت لغزشی و پروفیل سرعت با استفاده از حل ترکیبی DSMC-NS بررسی و نتایج با حل ساده سازی شده جریان برش آزاد (SF) روی سطح تماس آب-هوا، مقایسه شده است. این بررسی نشان می دهد که هرچند با افزایش کسر برش آزاد اختلاف نتایج دو رهیافت DSMC-NS و SF افزایش می یابد، اما این اختلاف در شرایط مورد بررسی در این مطالعه همواره کمتر از % 6 است. بنابراین با هدف کاهش هزینه های محاسباتی، می توان با دقت قابل قبولی از حل SF استفاده کرد. بویژه در نسبت کسر برش آزاد 0.2>fc که میزان اختلاف به کمتر از% 3 کاهش می یابد.