周期的多孔質構造を有するT接合静的マイクロミキサの数値モデリング【JST・京大機械翻訳】

Alzoubi Mahmoud A.; Al-Ketan Oraib; Muthusamy Jayaveera; Sasmito Agus; Poncet Sebastien

文献

J-GLOBAL ID：202202215302143196 整理番号：22A1032426

周期的多孔質構造を有するT接合静的マイクロミキサの数値モデリング【JST・京大機械翻訳】

Numerical Modeling of a T-Junction Static Micromixer With a Periodic Porous Architecture

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資料名：
号： IMECE2021 ページ： Null 発行年： 2022年
JST資料番号： A0478C 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

静的マイクロミキサへの関心は,そのコンパクトな設計,高い面積対体積比,および移動部品の不在のため,近年増加している。パッシブミキサはポンプシステムによって提供される流れエネルギーに主に依存する。これらの利点により,従来のアクティブミキサ上の見かけのエッジをパッシブミキサに与えた。一方,静的ミキサにおけるマイクロフローは,低いReynolds数で層流領域で典型的に生じ,低い混合性能をもたらす。この混合は主に2つの反対の流れの拡散と衝突に依存する。より良い混合効率を得るために,多孔質構造をミキサのマイクロチャネルに設置することができた。しかし,ミキサを横切る高圧は予想されている。本論文では,付加製造(AM)処理を用いた三重周期的最小表面(TPMSs)多孔質構造に基づく革新的混合増強法を紹介した。AM技術は,先進マイクロおよびナノデバイスで使用できる種々の多孔質マトリックスを開発し,最適化する大きな可能性を示す。甲状腺マトリックスは,他のTPMS構造と比較して,中程度の圧力降下でより良い混合性能を提供する能力を持っている。したがって,本研究では,混合性能を高めることを目的として,下流チャネルにGyroide構造を置いた。質量,運動量,および種の保存を考慮した三次元数学モデルを導出し,混合指数,圧力降下,および性能指数に及ぼす提案構造の影響をシミュレートするために実行した。後者を最適化項として導入し,最適構成が比較的低い圧力降下で高混合を与えることを確認した。混合効率に及ぼすReynolds数とSchmidt数の影響を強調するパラメータ研究を行った。結果は,同一プレーンミキサーを有する20%の多孔性Gyroidマトリックスを充填したマイクロミキサの混合指数,圧力降下,および性能指数を比較する。結果は,Gyroid多孔質構造が,特により高いReynolds数(Re=100と500)で,約172%の混合効率を著しく改善することを示した。しかしペナルティはより高い圧力降下である。従って,これらの構造を設置するには,最適な性能を確保するために,設計および製作段階で注意深い考慮が必要である。さらに,結果は,混合指数に及ぼすSchmidt数の影響はReynolds数の増加とともに減少することを示唆した。この効果はRe=500では無視できた。提案した構造を用いて,化学または医薬品応用におけるマイクロミキサの混合性能を強化することができた。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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撹はん,混合

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