رفتن به محتوای اصلی
x
شبیه‌سازی عددی سه بعدی برهم‌كنش سیال-جامد حركت سلول تحت تاثیر نیروهای تابشی آكوستیكی
تاریخ دفاع
مقطع تحصیلی
كارشناسی ارشد
گروه آموزشی
حرارت و سیالات
استاد

محسن ثقفیان

دانشکده
مهندسی مكانیك

در سال‌های اخیر تعداد زیادی دستگاه های میکروسیال جداسازی و مرتب‌سازی سلول‌ها به روش آکوستیکی برای کاربردهای بایوپزشکی توسعه داده شده‌اند. نیروی تابشی آکوستیکی به دو نوع نیروی اولیه تابشی آکوستیکی و نیروی ثانویه تابشی آکوستیکی تقسیم بندی می‌شود. نیروی ثانویه تابشی آکوستیکی یا نیروی بین ذره‌ای تابشی آکوستیکی، زمانی که چند ذره در یک میدان آکوستیکی حضور دارند، ایجاد می‌شود. یکی از نیروهای مهم در جداسازی آکوستیکی سلول‌ها نیروی ثانویه آکوستیکی است، سلول‌ها با پراکنده کردن موج فشاری از سطح خود به یکدیگر نیروی ثانویه آکوستیکی وارد می‌کنند و این نیرو می‌تواند بر روی مسیر حرکت سلول‌ها تاثیرگذار باشد. در این پژوهش به بررسی عددی حرکت ذرات تحت نیروهای آکوستیکی به خصوص نیروی ثانویه آکوستیکی ناشی از وجود ذره‌ی جامد ثابت و نیروی درگ ناشی از جریان در میکروکانال، به روش سیال-جامد (FSI) پرداخته می‌شود. در ابتدا الگوریتمی برای انتقال تنش آکوستیکی ناشی از میدان ایستای آکوستیکی به سطح ذره توسعه داده می‌شود. سپس صحت نتایج عددی با روابط تئوری و نتایج آزمایشگاهی سنجیده می‌شود. برای اینکار ابتدا حرکت ذره پلی استایرن در میکروکانال تحت نیروی تابشی آکوستیکی و نیروی درگ مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با روابط تحلیلی گورکوو و معادلات حرکت نیوتنی مقایسه شد، سپس شبیه‌سازی حرکت ذره پلی استایرن تحت نیروی ثانویه و اولیه آکوستیکی با نتایج آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. در نهایت با تغییر پارامترهایی همچون عدد رینولدز جریان خزشی، جنس و محل قرارگیری ذره‌ی جامد ثابت و همچنین فرکانس و فشار موج ایستای آکوستیکی، حرکت سلول گلبول سفید (WBC)‌ در نزدیکی ذره ثابت بررسی شد. طبق نتایج شبیه‌سازی برای پارامتر‌های مختلف، با افزایش عدد رینولدز جریان نیروی بین ذره‌ای آکوستیکی به صورت دافعه عمل می‌کند. همچنین با افزایش فاصله‌ی ذره‌ی جامد ثابت از گره فشار، در بازه بزرگتری از اعداد رینولدز، نیروی بین ذره‌ای آکوستیکی به صورت جاذبه است.کلمات کلیدی: میکروسیال، سلول، موج ایستای آکوستیکی، نیروی اولیه تابشی آکوستیکی، نیروی ثانویه تابشی آکوستیکی، جریان خزشی، برهم‌کنش سیال-جامد

  

تحت نظارت وف ایرانی