Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/46054
Title: การจำลองแบบเชิงตัวเลขของการผสมของของไหลในไมโครมิกเซอร์
Other Titles: NUMERICAL SIMULATION OF FLUID MIXING IN MICRO-MIXERS
Authors: ศุภสิทธิ์ ประเสริฐลาภ
Advisors: สมพงษ์ พุทธิวิสุทธิศักดิ์
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: sompong.pu@chula.ac.th
Subjects: ของไหลจุลภาค
พลศาสตร์ของไหลเชิงการคำนวณ
Microfluidics
Computational fluid dynamics
Ethanol -- Mixing
Issue Date: 2557
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการจำลองแบบเชิงตัวเลขในสามมิติสำหรับศึกษาการไหลและพฤติกรรมการผสมกันระหว่างน้ำและเอทานอลที่ไหลผ่านไมโครมิกเซอร์รูปแบบตัว T (T-shaped micro-mixer) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการผสม (mixing efficiency) และความดันลดที่เกิดขึ้น เมื่อความเร็วบริเวณทางเข้าและรูปร่างของไมโครมิกเซอร์มีการเปลี่ยนแปลง โดยในส่วนแรกจะศึกษาในช่วงเลขเรย์โนลดส์ 0.1 ถึง 300 และ aspect ratio ในช่วง 0.2 ถึง 1 นอกจากนี้จะทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของไมโครมิกเซอร์ที่มีรูปร่างแตกต่างกัน 4 รูปแบบ และเปรียบเทียบผลจากการเพิ่มขนาดของไมโครมิกเซอร์ ในการศึกษานี้จะสมมติการไหลแบบไม่อัดตัวในสภาวะคงตัว, เป็นการไหลแบบราบเรียบและไม่เกิดปฏิกิริยาเคมี จากการศึกษาพบว่าสามารถแบ่งช่วงการไหลได้เป็น 3 ช่วง คือ stratified flow เกิดขึ้นที่เลขเรย์โนลดส์ต่ำกว่า 10 ลักษณะการไหลเกิดการแยกชั้นระหว่างของไหลทั้งสองชนิด ซึ่งยังไม่เกิดการผสมกัน ช่วงที่สองคือ vortex flow เกิดที่เลขเรย์โนลดส์ระหว่าง 10 ถึง 150 มีลักษณะการไหลคือ ของไหลเกิดการหมุนวนในตัวเองทำให้การผสมดีขึ้น และในช่วงเลขเรย์โนลดส์มากกว่า 150 การไหลเป็นแบบ engulfment flow คือของไหลทั้งสองมีการหมุนวนเข้าด้วยกัน ยิ่งเลขเรย์โนลดส์มากขึ้นการหมุนวนก็ยิ่งรุนแรงขึ้นส่งผลให้ประสิทธิภาพในการผสมมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าหากเลขเรย์โนลดส์เพิ่มขึ้นค่าความดันลดก็จะมากขึ้นเช่นกัน สำหรับ aspect ratio ที่มีความเหมาะสมสำหรับการศึกษานี้มีค่าเท่ากับ 0.7 และไมโครมิกเซอร์แบบ triple T-shaped micro-mixer สามารถทำประสิทธิภาพการผสมได้มากที่สุดถึง 94% อีกทั้งยังพบว่าการขยายขนาดไมโครมิกเซอร์ทำให้ประสิทธิภาพการผสมลดลง
Other Abstract: A 3-D numerical simulation is performed to study the flow dynamics and mixing characteristics between ethanol and water within T-shaped micro-mixers. The present work focuses on the effects of the inlet velocity and the geometry of the micro-mixer. Reynolds number is varied from 0.1 to 300 and the aspect ratio is varied in the range between 0.2 and 1. In addition, this work compares the efficiencies of the micro-mixers with four different shapes and the effect of scaling up. The flow of interest is incompressible, laminar and without chemical reaction. It is seen that the stratified flow character is presented at Reynolds number less than 10. For Reynolds number between 10 and 150 the flow is in the vortex regime, leading to the mixing efficiency is increased. At Reynolds number more than 150 the flow is in the engulfment regime, vortices are generated and increase the contact area of the components, rapid mixing is achieved. Furthermore, when increasing Reynolds number, the pressure drop significantly increases. For this study, the suitable aspect ratio is 0.7 and the maximum mixing efficiency is 94% from triple T-shaped micro-mixer. It is also that found the up-scale micro-mixer causes the mixing efficiency to decrease.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2557
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมเครื่องกล
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/46054
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2014.801
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2014.801
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5570408821.pdf5.08 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.