Fluid mixing efficiency enhancement in microchannels having spiral elliptic and curved structures with various baffle geometries
Spiral eliptik ve farklı engel geometrilerine sahip kavisli mikro kanallarda akışkan karıştırma verimliliğinin artırımı
- Tez No: 658422
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Düşük maliyetli ve kolay üretim tekniklerine sahip pasif mikro karıştırıcılar harici kaynağa ihtiyaç duymadan yüksek verimli mikro akışkan platformlara entegre edilebilmektedir. Bu nedenle yakın dönemde büyük ilgi görmüştür. Dean girdaplarının ve Dean akışların optimum şekilde kullanılabildiği atalet mikro akışkan geometrisi bulunarak karışımın verimliliğini iyileştirmek mümkündür. Bu amaçla literatürde mevcut olan kavisli mikro kanallar kullanılmıştır. Fakat, eliptik spiral ve farklı engel geometrilerine sahip kavisli mikro kanalların muazzam karıştırma potansiyeli yeterince açığa çıkarılmamıştır. Bu çalışma, beş döngülü spiral eliptik ve 280 ° eğrilik açısına sahip kavisli mikro kanallarda karıştırma performansını değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Eliptik spiral mikro karıştırıcılar, kanal boyunca değişen eğrilik yarıçapı ve farklı başlangıç en boy oranlarına sahipken, kavisli mikro karıştırıcılar sabit eğrilik yarıçapına ve engel sayısı ile geometrisinin karıştırma verimliliğine etkisini incelemek amacıyla kanal duvarlarına gömülmüş altı farklı engel konfigürasyonuna sahiptir. Mikro karıştırıcıların performansları çevrik floresan mikroskobu kullanılarak elde edilen ve karşılaştırılan karıştırma indeksleri ile sırasıyla eliptik spiral ve kavisli karıştırıcılar için 10 ila 100 ve 1 ila 50 arasında değişen Reynolds sayılarında elde edilmiştir. Eliptik spiral mikro kanallarda enine Dean akışlarının ve Dean girdaplarının düşük Reynolds sayılarında (Re=40) gelişmesi ile %96'ya varan karıştırma performansı sağlanırken, yarı dikdörtgen engel geometrisine sahip mikro kanalların en yüksek çıkış karıştırma performansı 20 değerindeki Reynolds sayısında %98 olarak hesaplanmıştır
Özet (Çeviri)
Passive micromixers have attracted much attention during recent years due to the low-cost and simple fabrication procedures with less power input in their implementation to high-throughput microfluidics platforms. Increasing the efficiency of micromixers could be possible with an optimum geometry of inertial microfluidic channels, which utilize Dean vortices and Dean flows for the enhancement of mixing. Recently, micromixers with curved microchannels have been introduced to the literature. Yet, the enormous potential of elliptic spiral and baffled embedded curved serpentine microchannels has not been adequately revealed. This study aims to assess the mixing performance of polydimethylsiloxane micromixers having five-loop spiral microchannels with elliptic configurations and serpentine microchannels with a curvature angle of 280°. The elliptic spiral micromixers have different initial aspect ratios with a varying radius of curvature along the channel whereas the serpentine micromixers with a fixed radius of curvature consist of six different baffle configurations embedded into the side walls to investigate the effect of the number and geometry of baffles on mixing efficiency. The performances of these micromixers were evaluated by comparing the mixing indices obtained from inverted fluorescence microscopy over Reynolds numbers ranging from 10 to 100 and 1 to 50 for elliptic spiral and serpentine micromixers, respectively. The development of transverse Dean flows and Dean vortices within the micromixers with elliptic spiral microchannels could provide mixing indices up to 96% at a low Reynolds number (Re=40) while the maximum outlet mixing indices of serpentine micromixers with quasi-rectangular baffles was 98% at a Reynolds number of 20.
Benzer Tezler
- Temas tanklarının verimlerinin iyileştirilmesi için açık kaynak HAD yazılımı kullanılarak delikli perdenin optimizasyonu
Optimization of perforated baffle for the efficiency enhancement of contact tanks using open source CFD code
NAZHMIDDIN NASYRLAYEV
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENDER DEMİREL
- Gözenekli ortamda monoetilen glikol için zorlanmış salınımlı akışın ve ısı geçişinin deneysel incelenmesi
An experimental study on heat transfer and oscillating flow of monoethylene glycol through porous media
CANBERK ERSÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSİN SAYAR
- Düzlemsel güneş kollektör borusu içerisinde kıvrılmış şerit kulanımının ısı transferine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of effect to heat transfer of using twisted tape into tube of flat plate solar collector
İSMAİL İLKE KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖZSOY
- Gaz karışımları kullanan ısı pompalarının enerji ve ekserji verimlerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental study on refrigerant mixtures in heat pumps to analyze energy and exergy efficiency
FARAZ AFSHARI
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ÇOMAKLI
YRD. DOÇ. DR. NESRİN ADIGÜZEL
- Design and developement of energy efficient miniature devices for energy harvesting, thermal management and biomedical applications
Enerji üretimi, termal yönetim ve biomedikal uygulamaları için enerji verimliliği yüksek minyatür cihazların tasarım ve geliştirilmesi
ABDULLAH TAHA ÇIKIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOŞAR