Modeling of inertial particle flow and entry gas flow in micro-channels

Mikro-akışkanlar-dinamiği biyomedikal ve biyolojik uygulamalar için önemli olan parçacık manipülasyonu, ayrılması, sınıflandırılması vb. işlemlerin tasarlanması ve başarılamsı için mikro-üretim ve mikro-ölçekte akış davranış bilgisinin birleştirilmesidir. Bu bağlamda daha optimize sistemlerin tasarlanabilmesi ve temel kavramların daha iyi anlaşılması için analitik ve sayısal analiz ve modelleme çok önemli bir rol oynar. Bu tez çalışmasında, hem gaz hem de sıvı akışkanlar için modelleme teknikleri çalışılmıştır. Gaz akış için sıkıştırılamaz ve izotermal kanal akışı, hidrodinamik giriş bölgesi için analitik olarak lineerizasyon kullanarak çözülmüş ve girişi bölgesindeki basınç düşümü hesaplanmıştır. Sıvı akış modellemesinde ise ataletsel mikro-akışkanlar-dinamiği olarak bilinen sonlu Reynolds sayısı akış rejimi problemi ele alınmıştır. Ataletsel mikro-akışkanlar-dinamiği, kanal içerisinde oluşan ikincil akışlar ve parçacık üzerinde ortaya çıkan kaldırma kuvvetinin etkisi ile parçacıkları boyutlarına göre ayırma kabiliyetine sahiptir. Bu amaçla, Lagrange izleme yöntemi kullanılarak mikro-kanal içerisinde ataletsel mikro-akışkanlar-dinamiği uygulamarı için parçacık hareketinin modellenebildiği bir sayısal model geliştirilmiştir.