Computational fluid dynamics (CFD) simulations applied to the design of passive mixing microfluidic systems (2020)
Las simulaciones de dinámica de fluidos computacional de microfluidos y microsistemas permiten diseñar y probar rápidamente el rendimiento de múltiples prototipos identificando las variables que más impactan en la eficiencia del dispositivo para una tarea en particular. Este trabajo tuvo como objetivo implementar simulaciones multifísicas para ayudar a prototipar dos sistemas de microfluidos diferentes para mezcla pasiva. Primero, un microsistema de bajo costo para la síntesis de nanopartículas de magnetita mediante coprecipitación química. En segundo lugar, un microrreactor toroidal para llevar a cabo la degradación continúa de tintes en aguas residuales basada en enzimas, utilizando nanopartículas magnéticas. Las simulaciones mostraron diferentes cambios en los perfiles de velocidad, la tasa de corte y la mezcla homogénea en cada dispositivo probado. Estas variaciones en el comportamiento del fluido pueden mejorar la formación de nanopartículas controlando su crecimiento. Así mismo, el microsistema toroidal, con la implementación de un campo magnético permanente, aumenta el tiempo de retención de las nanopartículas en el dispositivo, aumentando la interacción y el tratamiento de las aguas residuales. El uso de herramientas computacionales permite determinar de manera rápida y económica el impacto de los cambios en la configuración geométrica de los sistemas en su desempeño general.