Bir Mikrokanaldaki Kayma Akışında Basınç Kaybı Analizi
Pressure Loss Analysis in Shear Flow in a Microchannel
Yazar: Öztürk, Erhan; Çoştu, Ramazan; Kaya, Kenan
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 41, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Kayma Akışı,Basınç Kaybı,Hidrolik Çap,Yakınsaklık Açısı,Mikrokanal. ; Slip Flow,Pressure Losses,Hydraulic Diameters,Convergence Angles,Microchannels.

Karakteristik boyutları 1 µm'den 1 mm'ye kadar değişen mikro cihazlar, günümüzde kalp pilinden mürekkep püskürtmeli yazıcılara kadar birçok alanda başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Bunların içinde mikro pompalar veya mikro ısı eşanjörleri gibi mikro akışkanlı cihazlar (Micro Fludic Device, MFD) çok önemli bir yere sahiptir. MFD'lerin ana kullanıcıları, otomotiv ile uçak firmalarını içeren mikro elektronik, ecza, kimya, tıbbi ve gıda teknolojileri gibi sanayilerdir. Çalışmada, öncelikle projenin tanımı ve amacı hakkında bilgi verilmiş, mikrokanallar, kayma akışı ve hesaplamalı akışkan dinamiği hakkında literatür araştırması yapılıp genel bilgiler verilmiş, daha sonra yapılan çalışmalar detaylı bir şekilde gösterilip sonuçlandırılmıştır. Bu projede, bir mikrokanalda nitrojen gazının kayma akışı ANSYS Fluent 15.0 yazılımı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmada, yakınsalık açılarına ve hidrolik çapa bağlı olarak üçerli iki gruba ayrılıp, altı farklı mikrokanal kullanılmıştır. İlk üç çözüm aynı uzunluk, derinlik ve hidrolik çap kullanılırken, sırasıyla 4°, 8° ve 12°’lik yakınsaklık açıları ile yapılmıştır. Diğer gruptaki üç çözüm ise aynı uzunluk, derinlik ve yakınsaklık açısı kullanılırken sırasıyla 118, 147 ve 177 µm hidrolik çaplarda mikrokanallar kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen basınç kayıpları kendi aralarında karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.

Micro devices with a characteristic size ranging from 1 µm to 1 mm are used successfully in many fields from pacemakers to inkjet printers. Among these, micro fluid devices such as micro pumps or micro heat exchangers (Micro Fludic Device, MFD) have a very important place. The main users of MFDs are industries such as micro electronics including automotive and aircraft companies, pharmaceuticals, chemistry, medical and food technologies.In the study, firstly, information was given about the definition and purpose of the project, literature research was made and general information was given about microchannels, slip flow and computational fluid dynamics, and then the studies were shown and concluded in detail.In this project, the slip flow of nitrogen gas in a microchannel was investigated numerically using ANSYS Fluent 15.0 software. In the study, depending on the convergence angles and hydraulic diameters, they were divided into two groups of three and six different microchannels were used. The first three solutions were made with convergence angles of 4°, 8° and 12°, while using the same length, depth and hydraulic diameter. Three solutions in the other group were made using microchannels with hydraulic diameters of 118, 147 and 177 µm respectively, while using the same length, depth and convergence angle. The obtained pressure losses were compared and interpreted among themselves.