Design of micromixer for precision milled microfluidic systems

dc.contributor.authorAlfakheri, Ali
dc.contributor.departmentÇankaya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Bölümütr_TR
dc.date.accessioned2022-04-01T12:57:27Z
dc.date.available2022-04-01T12:57:27Z
dc.date.issued2015
dc.description.abstractMixing in microfluidic systems is a challenging problem since the flow is almost always laminar hence the transport of species depends only on diffusion. In this thesis, a passive micromixer is designed for mixing two miscible liquids in a micro channel. The mixer utilizes series of throttles, which reduce the diffusion length, placed along the mixing channel. Although there are many fabrication techniques to manufacture microfluidics, the throttles constituting the micromixer are specially designed to be fabricated by micromilling. Here, micromilling is particularly chosen because of its flexibility and productivity compared to other microfluidic fabrication methods. For design purposes, firstly the parameters affecting the mixing performance are determined. These parameters are defined as the Reynolds number (Re), non-dimensional throttle size and the number of throttles. Then, micromixers are simulated using computational fluid dynamics tools available in COMSOL Multiphysics at different parameter levels. As a result, it is found that micromixers with 15 to 20 throttles can achieve a mixing efficiency greater than 80% in very low Re flows. After optimizing the design, the micromixer is improved by shifting the throttles off the axis of the mixing channel. It is seen that the improvement increases the mixing efficiency to 84%.tr_TR
dc.description.abstractMikro akışkan sistemlerde karıştırma, akışın neredeyse her zaman laminer olması ve buna bağlı olarak taşınımın sadece difüzyona bağlı olması nedeniyle zor bir problemdir. Bu tezde, birbiriyle karışabilen iki sıvının bir mikro kanal içerisinde karıştırılması için pasif bir mikro karıştırıcı tasarlanmıştır. Karıştırıcı, difüzyon mesafesini kısaltan ve karıştırma kanalı boyunca yerleştirilmiş olan bir dizi boğumdan faydalanmaktadır. Mikro akışkan sistemlerin imalatı için birçok üretim tekniği olsa da, mikro karıştırıcıyı oluşturan boğumlar özellikle mikro frezeleme ile üretilecek şekilde tasarlanmıştır. Burada mikro frezeleme, diğer mikro akışkan üretim yöntemlerine göre esnekliği ve üretkenliği sebebiyle özellikle seçilmiştir. Tasarım amacıyla, ilk olarak karıştırma performansını etkileyen parametreler belirlenmiştir. Bu parametreler Reynolds sayısı (Re), boyutsuz boğum büyüklüğü ve boğum sayısıdır. Sonrasında mikro karıştırıcıların, COMSOL Multiphysics içerisinde yer alan hesaplamalı akışkanlar dinamiği araçları kullanılarak farklı parametre seviyelerinde simülasyonları yapılmıştır. Sonuç olarak, 15-20 boğumlu mikro karıştırıcıların çok düşük Re akışlarında %80'in üzerinde karıştırma verimine ulaşabildikleri bulunmuştur. Tasarım eniyilendikten sonra, mikro karıştırıcı, boğumlar kanal eksenine göre kaydırılarak iyileştirilmiştir. Bu iyileştirmenin karıştırma verimini %84'e yükselttiği görülmüştür.tr_TR
dc.identifier.citationAlfakheri, Ali (2015). Design of micromixer for precision milled microfluidic systems / Hassas frezeleme mikroakıskanlar sıvı sistemleri için mikro karıştırıcı tasarımı. Yayımlanmış yüksek lisans tezi. Ankara: Çankaya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.tr_TR
dc.identifier.endpage66tr_TR
dc.identifier.startpage1tr_TR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12416/5256
dc.language.isoengtr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectMicromixingtr_TR
dc.subjectMicromillingtr_TR
dc.subjectMicrofluidicstr_TR
dc.subjectComputational Fluid Dynamicstr_TR
dc.subjectMikro Karıştırmatr_TR
dc.subjectMikro Frezelemetr_TR
dc.subjectMikro Akışkanlartr_TR
dc.subjectHesaplamalı Akışkanlar Dinamiğitr_TR
dc.titleDesign of micromixer for precision milled microfluidic systemstr_TR
dc.title.alternativeHassas frezeleme mikroakıskanlar sıvı sistemleri için mikro karıştırıcı tasarımıtr_TR
dc.typemasterThesistr_TR

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
ALI HASAN ALFAKHERI.pdf
Size:
2.33 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Yazar Sürümü

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: