Analysis of Passive Mixing in a Serpentine Microchannel with Sinusoidal Side Walls

混合器 微通道 雷诺数 混合(物理) 层流 机械 微流控 混沌混合 材料科学 流量(数学) 物理 纳米技术 湍流 量子力学
作者
M K Javaid,Taqi Ahmad Cheema,Cheol Woo Park
出处
期刊:Micromachines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:9 (1): 8-8 被引量:55
标识
DOI:10.3390/mi9010008
摘要

Sample mixing is difficult in microfluidic devices because of laminar flow. Micromixers are designed to ensure the optimal use of miniaturized devices. The present study aims to design a chaotic-advection-based passive micromixer with enhanced mixing efficiency. A serpentine-shaped microchannel with sinusoidal side walls was designed, and three cases, with amplitude to wavelength (A/λ) ratios of 0.1, 0.15, and 0.2 were investigated. Numerical simulations were conducted using the Navier⁻Stokes equations, to determine the flow field. The flow was then coupled with the convection⁻diffusion equation to obtain the species concentration distribution. The mixing performance of sinusoidal walled channels was compared with that of a simple serpentine channel for Reynolds numbers ranging from 0.1 to 50. Secondary flows were observed at high Reynolds numbers that mixed the fluid streams. These flows were dominant in the proposed sinusoidal walled channels, thereby showing better mixing performance than the simple serpentine channel at similar or less mixing cost. Higher mixing efficiency was obtained by increasing the A/λ ratio.
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