Fluid mixing efficiency enhancement in microchannels having spiral elliptic and curved structures with various baffle geometries

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