Русский
English 4-12 стр.
В данной работе рассматриваются особенности оптимизации микрофлюидного канала. Микрофлюидный канал является ключевым компонентом микрореактора, его форма и особенности гидродинамического режима напрямую влияют на успешное протеканий проводимых в нём химических реакций. Микрофлюидная отрасль регулирует процессы, протекающие в малых объемах жидкостей – порядка нано литра и меньше. Она применима к различным областям, таким как микроэлектроника, фармацевтика, специальная химия и т.д. В качестве инструмента оптимизации использовали программу вычисли-тельного моделирования Comsol Multiphysics. Она основана на методе конечных элементов, который поз-воляет в точности моделировать задачи гидродинамического профиля. В данной статье рассмотрена простейшая форма микроканала – канал круглого сечения размером 0.75 мм со смесительной ячейкой. Приведено математическое моделирование процесса, определён критерий оптимальности, адекватный для поставленной задачи. В качестве одного из компонентов данного критерия использовали диодность – критерий, обуславливающий способность пропускать поток в прямом направлении при условии наличия обратного потока. В результате данной работы выявлена наиболее оптимальная форма канала микроре-актора, удовлетворяющая требуемым условиям процесса, получены основные гидродинамические пара-метры и определена зависимость диодности от используемого критерия.
1. Шишанов М.В., Кук Х.Г., Досов К.А., Яшунин Д.В., Большаков И.А., Морозов Н.В. Моделирование проточных микрореакторов // Современные наукоемкие технологии .Региональное приложение. 2023. № 75 (3). С. 97 – 106.
2. Шишанов М.В., Кук Х.Г., Досов К.А., Яшунин Д.В., Большаков И.А., Морозов Н.В. Смешение в мик-рофлюидике // Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение. 2023. № 4 (76). С. 103 – 109.
3. Данилов Ю.М., Мухаметзянова А.Г., Кульментьева Е.И., Петровичева Е.А. Исследование турбулент-ного смешения двухкомпонентной смеси в трубе с периодически меняющимся сечением // Вестник Казан-ского технологического университета, 2018. № 2. С. 172 – 179.
4. Данилов Ю.М., Дьяконов Г.С., Мухаметзянова А.Г., Бергман А.Н., Ильина И.М. Оптимизация формы проточной части трубчатых турбулентных реакторов // Вестник Казанского технологического университе-та. 2013. № 1. С. 116 – 124.
5. Mohammadi B., Pironneau O. Applied shape optimization for fluid s// OUP Oxford. 2009.
6. Andrea M., Alfio Q., Gianluigi R. Shape optimization for viscous flows by reduced basis methods and free-form deformation // Numerical methods of fluids. 2012. № 70 (5). P. 646 – 670. DOI: 10.1002/fld.2712
7. Bardell R.L. The diocity mechanism of Tesla-type no-moving parts valves, Ph.D. Thesis, University of Washington, USA, 2019.
8. Nobaknt A.Y., Shahsavan M., Paykani A., Numerical Study of Diodicity Mechanism in Different Tesla-Type Microvalves // Journal of Applied Research and Technology, 2019. № 11 (6). P. 876 – 885.
9. Wang P., Hu P., Liu L., Xu Z., Wang W., Benoit S. On the diodicity enhancement of multistage Tesla valves // Physics of Fluids, 2023. № 35 (5). P. 113 – 124.
10. Doddamani H., Tapas K.D., Manabu T., Abdus S. Design Optimization of a Fluidic Diode for a Wave Ener-gy Converter via Artificial Intelligence-Based Technique // Arabian Journal for Science and Engineering, 2022. № 48. P. 11407 – 11423.
2. Шишанов М.В., Кук Х.Г., Досов К.А., Яшунин Д.В., Большаков И.А., Морозов Н.В. Смешение в мик-рофлюидике // Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение. 2023. № 4 (76). С. 103 – 109.
3. Данилов Ю.М., Мухаметзянова А.Г., Кульментьева Е.И., Петровичева Е.А. Исследование турбулент-ного смешения двухкомпонентной смеси в трубе с периодически меняющимся сечением // Вестник Казан-ского технологического университета, 2018. № 2. С. 172 – 179.
4. Данилов Ю.М., Дьяконов Г.С., Мухаметзянова А.Г., Бергман А.Н., Ильина И.М. Оптимизация формы проточной части трубчатых турбулентных реакторов // Вестник Казанского технологического университе-та. 2013. № 1. С. 116 – 124.
5. Mohammadi B., Pironneau O. Applied shape optimization for fluid s// OUP Oxford. 2009.
6. Andrea M., Alfio Q., Gianluigi R. Shape optimization for viscous flows by reduced basis methods and free-form deformation // Numerical methods of fluids. 2012. № 70 (5). P. 646 – 670. DOI: 10.1002/fld.2712
7. Bardell R.L. The diocity mechanism of Tesla-type no-moving parts valves, Ph.D. Thesis, University of Washington, USA, 2019.
8. Nobaknt A.Y., Shahsavan M., Paykani A., Numerical Study of Diodicity Mechanism in Different Tesla-Type Microvalves // Journal of Applied Research and Technology, 2019. № 11 (6). P. 876 – 885.
9. Wang P., Hu P., Liu L., Xu Z., Wang W., Benoit S. On the diodicity enhancement of multistage Tesla valves // Physics of Fluids, 2023. № 35 (5). P. 113 – 124.
10. Doddamani H., Tapas K.D., Manabu T., Abdus S. Design Optimization of a Fluidic Diode for a Wave Ener-gy Converter via Artificial Intelligence-Based Technique // Arabian Journal for Science and Engineering, 2022. № 48. P. 11407 – 11423.
Шишанов М.В., Кук Х.Г., Ерёмин В.Б. Оптимизация проточной части микрофлюидного канала // Chemical Bulletin. 2024. Том 7. № 2. С. 4 – 12. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-2-4-12