Numerical study of pressure drop and fluid friction in laminar flow rectangular microchannels
Other Title(s)
دراسة عددية لهبوط الضغط و احتكاك المائع في جريان طباقي لقنوات مايكروية مربعة الشكل
Author
Source
Basrah Journal for Engineering Sciences
Issue
Vol. 14, Issue 1 (30 Jun. 2014), pp.108-121, 14 p.
Publisher
University of Basrah College of Engineering
Publication Date
2014-06-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
14
Main Subjects
Topics
Abstract AR
معادلة الاستمرارية (continuity equation) و معادلات الزخم (momentum equations) تم حلها بطريقة عددية لإيجاد هبوط الضغط (pressure drop) و معامل الاحتكاك (friction factor f) و ثابت الاحتكاك (friction constant Cf) لجريان طباقي ثلاثي الأبعاد في حالة الاستقرار و لا انضغاطي لماء يجري في قنوات مايكروية مربعة الشكل.
تم حل معادلة الاستمرارية و معادلات الزخم باستخدام طريقة (SIMPLE method) و قد تم تحويل المعادلات الحاكمة إلى الشكل العددي باستخدام طريقة الحجوم المحددة (finite volume method) و باستخدام لغة فورتران (FORTRAN) تم حل هذه المعادلات.
بهذه الطريقة تم إيجاد توزيع الضغط في المائع, و من خلال إيجاد توزيع الضغط يمكن معامل الاحتكاك و ثابت الاحتكاك. من خلال ملاحظة نتائج الحل العددي, تبين بأن هنالك مجموعة من العوامل التي تؤثر على هبوط الضغط و معامل الاحتكاك و ثابت الاحتكاك و هي : طول القنوات (channel length L) و عدد رينولدز (Reynolds number Re) و نسبة الارتفاع إلى العرض (aspect ratio α) و حجم القنوات (channel volume Vch) و القطر المكافئ (hydraulic diameter Dh).
عند زيادة L فإن كل من هبوط الضغط و معامل و ثابت الاحتكاك يزداد و عند زيادة Re يزداد هبوط الضغط و يقل معامل الاحتكاك بينما ثابت الاحتكاك يزداد عند قيم صغيرة لعدد رينولدز (Re<50) و من ثم يبدو ثابتا بعد ذلك و عند زيادة و Vch و Dh كل على حدى يقل هبوط الضغط و يزداد معامل و ثابت الاحتكاك.
Abstract EN
An incompressible three dimensional continuity and Navier-Stokes (momentum equations) equations are numerically solved to obtain the pressure drop and fluid friction in laminar steady state micro-channel flow of water.
The governing equations are solved by using SIMPLE algorithm with finite volume method and FORTRAN code to obtain pressure field in rectangular micro-channel and then from the pressure field both friction factor f and friction constant Cf are obtained.
The results showed that the factors affecting the pressure drop, friction factor f and friction constant Cf are ; channel length L, Reynolds number Re, aspect ratio a, channel volume Vch and hydraulic diameter Dh.
Increasing of channel length L leads to increase each pressure drop, f and Cf.
On other hand, increasing of Re leads to increase pressure drop and decrease the f, while the Cf increase with low value of Re (Re less than 50) and then nearby with approximately constant value.
Moreover, increasing of a, Vch and Dh each separately leads to decrease pressure drop and increase both f and Cf.
American Psychological Association (APA)
Hasan, Haydar Muhammad. 2014. Numerical study of pressure drop and fluid friction in laminar flow rectangular microchannels. Basrah Journal for Engineering Sciences،Vol. 14, no. 1, pp.108-121.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-412147
Modern Language Association (MLA)
Hasan, Haydar Muhammad. Numerical study of pressure drop and fluid friction in laminar flow rectangular microchannels. Basrah Journal for Engineering Sciences Vol. 14, no. 1 (2014), pp.108-121.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-412147
American Medical Association (AMA)
Hasan, Haydar Muhammad. Numerical study of pressure drop and fluid friction in laminar flow rectangular microchannels. Basrah Journal for Engineering Sciences. 2014. Vol. 14, no. 1, pp.108-121.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-412147
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 121
Record ID
BIM-412147
