جلسه دفاع پژوهشی 2 (خانم نرگس احمدی)

موضوع:  بررسي عددي و تجربي الكترواسپري هم­محور براي سيالات ويسكوالاستيك

ارائه دهنده: نرگس احمدی

استاد راهنما: دکتر احمدرضا پیشه ور

استاد مشاور: دکتر محسن دوازده امامی

استادان داور: دکتر محسن ثقفیان، دکتر رامین کوهی کمالی، دکتر ابراهیم افشاری

چکيده

الکترواسپری فرآیندی نوین و قابل توجه برای تولید قطرات ریز (در ابعاد میکرون) با اندازه­ ی یکنواخت است که در دهه­ های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از کاربرد­های الکترواسپری در پوشش دهی ذرات و کپسول­ سازی مواد (دارو، باکتری، سلول، مواد غذایی و غیره) می­باشد. به منظور کپسول ­سازی باید از یک نازل دو سیاله ­ی هم ­محور استفاده نمود که در این­صورت به این فرآیند الکترواسپری هم ­محور می­ گویند. هیدروژل­ ها پلیمر­هایی طبیعی هستند که به وفور برای کپسول­ سازی استفاده می­ شوند. محلول حاصل از هیدروژل­ ها و دیگر پلیمر­های طبیعی خاصیت ویسکوالاستیک دارد و فرآیند الکترواسپری را تحت تاثیر قرار می­ دهند. هدف اصلی پژوهش حاضر بررسي عددي و تجربي الكترواسپري هم ­محور براي سيالات ويسكوالاستيك می ­باشد. در بخش تجربی این مطالعه تشکیل یک جت مخروطی هسته- پوسته برای محصور کردن روغن آفتابگردان در محلول هیدروژل آلژینات با رفتار ویسکوالاستیک، با تاکید ویژه بر تاثیر افزودن سورفکتانت بررسی می‌­شود. برای مشاهده­ ی مدهای مختلف الکتروهیدرودینامیک با تغییر پتانسیل الکتریکی اعمال شده بین نازل و الکترود زمین، از تصویربرداری با دوربین سرعت بالا استفاده می­ شود. تأثیر پارامترهای عملیاتی و افزودن سورفکتانت بر تشکیل پروفیل‌های جت مخروطی بررسی می­ شود. نتایج نشان می‌دهد که افزودن سورفکتانت ناحیه جت مخروطی پایدار را در بازه‌های عملیاتی مدها %8/132 (33/2 برابر) گسترش می‌دهد، که امکان تشکیل یک جت مخروطی پایدار را حتی در اعداد وبر کوچک فراهم می‌کند. سورفکتانت­ها امتزاج پذیری بین سیالات هسته و پوسته را افزایش می­ دهند و با ایجاد یک سطح مشترک موجدار، منجر به افزایش قطر منیسک جت می­ شوند. با این حال، پایداری جت در اعداد وبر کوچک، تشکیل کپسول‌های کوچک‌تر را تسهیل می­ کند. با افزایش عدد وبر، زاویه ­ی مخروط در ابتدا کاهش و سپس افزایش می ­یابد، که به تغییر رفتار ویسکوالاستیک محلول آلژینات تحت نرخ‌های برشی متفاوت نسبت داده می‌شود. علاوه بر این، استفاده از سورفکتانت­ها به دلیل کاهش نیروهای کشش سطحی، زاویه ­ی مخروط سیال بیرونی و درونی را کاهش می­ دهد. در بخش عددی این پژوهش، الکترواسپری هم­محور برای سیال ویسکوالاستیک به صورت متقارن محوری به روش مش متحرک شبیه ­سازی می­شود. نحوه­ ی اعمال نیروی الکتریکی بر روی مرز مشترک دو سیال در نرم افزار کامسول و اعتبار سنجی آن برای قطره و جت انجام شده است. 

كلمات كليدي: 

الكترواسپري هم­محور، سيال ويسكوالاستيك، الكتروهيدروديناميك، سورفکتانت، روش مش متحرك، شبیه­ سازی عددي