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Optimización de un micromezclador con diferenciación automática

Autores: Jeßberger, Julius; Marquardt, Jan E.; Heim, Luca; Mangold, Jakob; Bukreev, Fedor; Krause, Mathias J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Optimización de un micromezclador con diferenciación automática


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Micromezcladores
Fluidos
Suspensiones
Microfluidica
Rendimiento de mezcla
Presión de entrada

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
A medida que los micromezcladores ofrecen una mezcla económica y simple de fluidos y suspensiones, se han convertido en un dispositivo clave en microfluidica. Su rendimiento de mezcla puede aumentar significativamente al variar periódicamente la presión de entrada, lo que conduce a un flujo no estático y a un proceso de mezcla mejorado. En este trabajo, se considera un micromezclador con una unión en T y un canal serpenteante. Se optimiza numéricamente una función de pulso periódico para la presión de entrada en cuanto a frecuencia, amplitud y forma. Para ello, el flujo de fluidos y la concentración adsorbente se simulan tridimensionalmente con un método de Boltzmann en red (LBM) en OpenLB. Su implementación se combina luego con diferenciación automática hacia adelante (AD), lo que permite la aplicación genérica de esquemas de optimización rápida basados en gradientes. La calidad de mezcla se muestra aumentada en un 21.4% en comparación con el régimen estático y pasivo. Metodológicamente, los resultados confirman la idoneidad de la combinación de LBM y AD para resolver problemas de optimización a escala de proceso y la mayor precisión de AD sobre los enfoques de cociente de diferencia en este contexto.

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