مدلسازی و بررسی تجربی عملکرد هندسه های مختلف میکروکانال های عریض و باریک در به-دام اندازی ذرات

در این مقاله به روشی ابداعی (شبه سه بعدی) موفق شدیم تاثیر همزمان نیروهای اینرسی و مگنوس را به منظور متمرکز سازی و به دام اندازی ذرات در کانال های مستقیم و عریض و باریک، شبیه سازی نماییم. همچنین هندسه های متفاوتی نسبت به کارهای پیشین برای استفاده در این نوع از ادوات بررسی شده است که پیش از این شبیه سازی نشده بود. شبیه سازی ها در محیط نرم افزار کامسول که مبتنی بر روش های المان محدود می باشد، صورت گرفته است و آزمایش ها با استفاده از میکروکانال های ساخته شده با روش لیتوگرافی و ماده ی PDMS و عکس برداری توسط میکروسکوپ نوری انجام شده است. استفاده از روش شبیه سازی شبه سه بعدی موجب شد زمان شبیه سازی ها 88% کاهش یابد. نتایج نشان می دهد با افزایش قطر ذرات و عدد رینولدز جریان در میکروکانال ها، ذرات سریع تر به تعادل می رسند و با تغییر نسبت ابعادی کانال، موقعیت تعادلی ذرات تغییر می کنند و الگوهای تعادلی مختلفی مشاهده می شود. در کانال های عریض و باریک نیز افزایش قطر ذرات موجب افزایش بازدهی بدام اندازی کانال می شود. نتایج آزمایشگاهی نیز صحت نتایج شبیه سازی را مورد تایید قرار می دهد و ذرات 19 میکرونی در بخش عریض کانال بدام افتاده درحالیکه ذرات 10 میکرونی از آن خارج می شوند. اما افزایش دبی تنها تا رسیدن به بهینه ی آن یعنی ml/min 35/0 موجب افزایش بازده می شود و پس از آن افزایش دبی تاثیر مثبتی بر بازده ندارد. همچنین با تغییر هندسه ی بخش عریض از مستطیل به دایره، بازدهی به دام اندازی افزایش و به 0.86 رسید.