Dissertação

{pt_PT=Estudo experimental da mistura de fluidos newtonianos em micromisturadores do tipo T com obstáculos de geometria variável para diferentes razões de caudais de entrada} {} EVALUATED

{pt=As dificuldades em misturar fluidos à escala microscópica devido à estabilidade dos escoamentos, característica de regime laminar, tornam o processo de mistura de escoamentos em microcanais um desafio da área microfluídica. Nesta perspetiva, foram fabricados sete micromisturadores do tipo T, com canais de entrada simétricos e com obstáculos cilíndricos, paralelepipédicos e prismóides no canal de saída, em polidimetilsiloxano segundo técnicas de litografia suave. Os micromisturadores foram ensaiados em laboratório onde os escoamentos foram visualizados num microscópio e as imagens foram adquiridas por uma câmara monocromática de elevada cadência. Após o tratamento digital das imagens adquiridas caracterizaram se os escoamentos para Re∈[40,200] e para razões de caudais de entrada nos micromisturadores de 1, 2, 3 e 4. Correlacionaram se os fenómenos físicos que ocorrem nos escoamentos dos vários micromisturadores com a qualidade de mistura à saída determinando quais desses fenómenos promovem a mistura. Avaliou se também o impacto dos dois processos promotores de melhor mistura (assimetria de caudais em canais de entrada geometricamente simétricos e interposição de obstáculos no canal de saída) verificando se que para condições de simetria à entrada dos micromisturadores a interposição de múltiplos obstáculos no canal de saída promove a mistura. Contudo para Re=119 a qualidade da mistura para assimetria de caudais de entrada diminui com a interposição de obstáculos no canal de saída., en=Mixing fluids at a microscopic scale presents itself as a difficult task due to flow stability (representative of laminar flow) which makes the mixing process in microchannels a microfluidic challenge. In this view there were seven T shaped micromixers with symmetrical entry channels and cylindrical, parallelepiped or prismatic obstacles in the exit channel manufactured in polydimethylsiloxane, based on soft lithography techniques. The micromixers were tested in the laboratory, where the flows were visualized in a microscope and the images were acquired by a monochromatic and high frequency camera. After the digital treatment of acquired images, the flows were characterized for Re∈[40,200] and input flows ratios of 1, 2, 3 and 4. Then the flow’s physical phenomena and mixture quality are correlated and is determined which phenomena promotes mixture. The impact of two processes that promote mixing (asymmetry of flows in geometrically symmetrical inlet channels and interposition of obstacles in the exit channel) is also evaluated and we come to the conclusion that for conditions of symmetry at the entrance of the micromixers the interposition of multiple obstacles in the exit channel promotes better mixing. However, for Re=119, the quality of the mixture for asymmetric incoming flows decreases with the interposition of obstacles in the exit channel.}
{pt=Microfluídica, Micromisturadores-T, Microfabrico, Obstáculos, Escoamento assimétrico, en=Microfluidic, T-micromixer, Microfabrication, Obstacles, Asymmetric flow}

Junho 26, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Viriato Sérgio De Almeida Semião

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Vânia Cristina Henriques Silvério

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar Convidado