چکیده:
استفاده از سیستم میکروسیالی جهت انجام تحقیقات بیوشیمییایی- پزشکی ، تجزیه و تحلیل DNA ، جداسازی و استخراج سلولی، دارای مزایای قابل ملاحظه ای می باشد.
به دلیل اینکه حوزه و میدان میکروسیالی، یک حوزه نسبتاً جدید وکم تجربه می باشد، بنابراین شبیه سازی های عددی سیستم های میکروسیالی می تواند هم از نظر ارائه یک ابزار تحقیقاتی و هم به عنوان یک طرح کارآمد و ابزار بهینه سازی، بسیار مفید و ارزشمند باشد.
لذا هدف از این تحقیق، شبیه سازی میکرو کانالها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به منظور جداسازی آلبومین ( پروتئین موجود در خون انسان ) می باشد. برای جداسازی، از میکروکانال H شکل که به نوبه خود جدید می باشد استفاده شد. در میکروکانال ، جداسازی می تواند با استفاده از روش استخراج مبتنی بر نفوذ انجام شود. به دلیل اینکه حجم سیال موجود در میکرو کانال کم می باشد معمولاً عدد رینولدز کمتر از یک می باشد و هیچگونه فرآیند اختلاط کنوکسیونی یا جابجایی سیالات رخ نمی دهد. تنها موردی که در آن مواد حل شده در جهتی معکوس با جهت جریان اصلی حرکت می یابند، پدیده نفوذ می باشد.
در شبیه سازی بعمل آمده برای جداسازی آلبومین، از دو نوع سیال نیوتنی وغیر نیوتنی تراکم ناپذیر بکار گرفته شده است. همچنین نحوه اختلاط، در این دو نوع سیال برای ضرایب نفوذ متفاوت مورد بررسی قرار گرفت و چنین نشان داده شد که پدیده نفوذ در سیالات غیرنیوتنی بهتر انجام می گیرد و غلظت در کانال سریعتر به تعادل می رسد. و از مدلهای ویسکوزیته استفاده شده در شبیه سازی سیالات غیرنیوتنی ، نتایج مدل ویسکوزیته کوآرا بهتر و قابل قبول می باشد.
کلمات کلیدی:
میکرو سیال - میکرو کانال - غیر خطی – دینامیک سیالات محاسباتی – جریان خون – غیر نیوتنی
فهرست منابع
چکیده
مقدمه
فصل اول سیستم میکرو سیالی
1-1 اصول بنیادی سیستم های میکروسیالی
1-1-1 جریان ناشی از فشار
1-1-2 جریان الکترونیکی
1-2 نمونه شبیه سازی شده از سنسور T شکل
1-2-1 جریان دو ویسکوزیته ای
1-3 تأثیر نسبت بعد کانال
فصل دوم: پدیده چند مقیاسی در سیستم های میکروسیالی و نانوسیالی
2-1 مقدمه
2-2 سیستم های میکروسیالی و نانوسیالی
2-3 الکتروسنتیک در میکروسیالات و نانوسیالات
2-3-1 الکترو اسمز
2-3-2 الکتروفورسیز و دی الکتروفورسیز
2-3-3 الکتروسینتیک غیر خطی
2-3-4 مکانیک سیالات سیستم های میکرو و نانو سیال
2-4 مدل های شبیه سازی سیتم های میکرو و نانو سیال
2-4-1 مدل شبیه سازی ناویر- استوکس / استوکس
2-4-2 روش شبیه سازی دینامیک مولکولی
2-4-3 روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو(DSMC) و روش لاتیک-بولتزمن LBM))
2-5 مدلسازی چند مقیاسی
2-6 روش جداسازی سلول- ذره با استفاده از DC-DEP
2-7 تکنیک های جداسازی DNA
فصل سوم: تاثیر تراکم پذیری و انتقال بر توربولنس در جریان درون میکروکانالها
3-1 مروری بر کارهای انجام شده
3-2- میکرو کانالها
3-2-1- تولید میکرو کانال
3-2-2- روشهای آزمایشگاهی
3-3 شبیه سازی
3-4 بررسی نتایج محققین
3-4-1 نتایج آزمایشگاهی
فصل چهارم: کاربرد سیستمهای میکرو با آرایش پروتئینی فلوئورسنتی
4-1 مقدمه
4-2 مروری بر کارهای گذشته
4-2-1 تهیه میکرو ساختار آرایشی
4-2-2 تجزیه و تحلیل جریان
4-3 روشها
4-3-1 روش جریان دانه ای ثابت
4-3-2 روش ته نشینی
4-3-3 روش تقویت سیگنال
4-4 ساختار آرایش پروتئین معکوس
فصل پنجم:سیالات غیر نیوتنی و کاربرد آن در سیستم های میکروسیال
5-1 رفتار غیر نیوتنی
5-2 رفتار سیال مستقل از زمان
5-2-1 سیالات شبه پلاستیک
5-2-2 سیالات دایلاتنت
5-2-3 سیالات ویسکوپلاستیک
5-3 رفتار سیال وابسته به زمان
5-3-1 سیال تیکسوتروپیک
5-3-2 سیال رئوپکسی
5-4 سیال ویسکوالاستیک
5-5 سیالات غیر نیوتنی در سیستم های میکروسیال
فصل ششم:آشنایی با نرم افزار FEMLAB در مهندسی شیمی
6-1 روش المان محدود
7-2 مقدمه ای بر مدلسازی به روش المان محدود در مکانیک سیالات
6-3 نکاتی در مورد نرم افزار FEMLAB
6-4 FEMLAB چیست
6-5 روش های کاربردی در FEMLAB
6-6 مدول مهندسی شیمی در FEMLAB
6-7 موازنه های ممنتوم
6-7-1 توصیف جریان در زیر لایه متخلخل با قانون دارسی
6-7-2 توصیف جریان با معادلات ناویر- استوکس
6-7-3 جریان غیر نیوتنی
6-7-4 بسط
6-7-5 جریان تراکم پذیر اولر
6-8 موازنه های انرژی
6-9 موازنه های جرم
6-9-1 کاربردهای جابجایی- نفوذ و نفوذ با استفاده از قانون فیک
6-9-2 کاربردهای جابجایی- نفوذ و نفوذ مورد استفاده در انتقال استفان- ماکسول
6-9-3 انتقال جابجایی- نفوذ، حرکت مولکولی در موازنه جرم با استفاده از معادلات پلانک-نرنست
فصل هفتم:شبیه سازی میکروسلول H شکل
7-1 فیلترH شکل
7-1-1 ا نتقال جرم
7-2 شبیه سازی حالت یکنواخت
7-3 تعریف مدل
7-3-1 معادله عمومی انتقال جرم سه بعدی
7-3-1-1 فرضیات جریان یکنواخت دو بعدی
7-3-1-2 شرایط مرزی
7-3-2 معادله عمومی ناویر- استوکس
7-3-2-1 شرایط مرزی
7-4 شبیه سازی مدل با سیال آب
7-5 شبیه سازی مدل با سیال خون
7-5-1 شبیه سازی با استفاده از مدل قانون توان
7-5-2 شبیه سازی با استفاده از مدل کوآرا
نتیجه گیری
پیشنهادات
شامل 153 صفحه Word
دانلود تحقیق شبیه سازی میکرو کانالها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به منظور جداسازی آلبومین
