MİKROKALLARDA PARÇACIKLI AKIŞIN SINIR ELEMAN FORMÜLASYONU

Devam Eden Proje

PROJE SÜRESİ

Başlangıç Tarihi: 1 Mart 2013
Öngörülen Tamamlanma Tarihi: 31 Aralık 2016

ÖZET

Sınır eleman metodu (veya Sınır integral metodu), mühendislikteki birçok lineer probleme iyi uygulanan sayısal bir araçtır. Sınır eleman yönteminin (BEM) diğer sayısal yöntemlere göre (Sonlu elemanlar yöntemi - FEM gibi) birkaç avantajı vardır ve bazı avantajlar şunlardır:

(i) sadece çözelti alanının sınırının ayrıklaştırılması ve modellenmesi,

(ii) Gerilme yoğunluğu problemlerinde iyileştirilmiş çözümler,

(iii) çözümün yarı analitik bir yöntem olduğu konusundaki doğruluğu (integral denklemi, karşılık gelen doğrusal problemin tam çözümü kullanılarak elde edilir, sayısal yaklaşım sadece ortaya çıkan integralleri değerlendirmek için gereklidir) 

(iv) bir veya daha fazla boyutta sonsuzluğa uzanan alanlara uygulama imkanı.

Özellikle, art arda yeniden yapılanmayı içeren problemler için, BEM'in sadece sınır niteliği, değerli bir özellik sunar - etki alanı ayrıklaştırması olmadığı için, yeniden düşünme önemli bir konu değildir. Ayrıca, çözelti alanı içindeki süreklilik ve uyumluluk koşulları BEM'de tam olarak yerine getirilir (FEM'de, aksine, elementler boyunca süreklilik ve uyumluluk koşulları sayısal olarak karşılanır).

Mikrokanallarda akışkan akışı göz önüne alındığında, tipik akış hızı düşüktür (çok düşük Reynolds sayısıyla sonuçlanır) ve atalet kuvvetleri, basınç ya da viskoz kuvvetlerle karşılaştırıldığında önemsiz (büyüklükte) önemsizdir, akış, sürünen olarak kabul edilebilir. akış. Sürünen akışın temel denklemi Stoke'nin BEM için uygun bir doğrusal kısmi diferansiyel denklem olan akışıdır. Elektro-ozmotik pompalama, elektroforez ve dielektroforez gibi birçok mikroakışkan esaslı cihazda meydana gelen elektrokinetik olaylar göz önüne alındığında, denklem birçok durumda aynı zamanda doğrusal bir kısmi diferansiyel denklem olan Laplace denklemidir. Sıvı akışının ve mikroakışkanlarda meydana gelen elektrokinetik olayların üzerinde bir mikrokanal içindeki parçacıkların akışı da birçok mikroakışkan uygulamasında çok yaygındır. Parçacık hareketinin titiz bir simülasyonu, sonlu farklar, sonlu elemanlar ve sonlu hacme dayalı sayısal teknikler göz önüne alındığında masif bir yeniden boyama gerektirir. Yönetim denklemlerinin doğrusallığı ve yeniden kirlenme gerekliliği göz önüne alındığında, BEM hidrodinamik ve elektrokinetik etkilerin etkisi altında bir mikrokanal içindeki parçacık hareketini simüle etmek için iyi bir seçimdir. Bu projede, hidrodinamik ve elektrokinetik kuvvetlerin etkisi altında parçacık yörüngelerini simüle etmek için bir BEM kodu geliştirilecektir. Küresel, silindirik ve eliptik parçacıklar, hücreler ve bakteriler gibi biyo-parçacıkların hareketini andırmak için kullanılacaktır. Hem deforme olabilen hem de deforme olmayan partiküller dikkate alınacaktır. Paralel hesaplama, modelin birçok partikülün simülasyonu yeteneğini genişletmek için de kullanılacaktır.

Mikrokallarda parçacıklı akışın sınır eleman formülasyonu

İLGİLİ YAYINLAR

  • Rasooli, R., Çetin, B. (2019). "An extended Langhaar's solution for two-dimensional entry microchannel flows with high-order slip", Mathematics Applied to Engineering, Modelling, and Social Issues (Editors: Frank Smith, Hemen Dutta and John N. Mordeson), Springer p.189-212, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/https://doi.org/10.1007/978-3-030-12232-4
  • Atay, A., Sarıarslan, B., Kuşcu, Y.F., Akkuş, Y., Saygan, S., Gürer, T., Çetin, B., Dursunkaya, Z. (2019). "Experimental dryout characterization of commercial sintered and grooved heat pipes", J. Thermal Science & Technology (In press)
  • Akkuş, Y., Çetin, B., Dursunkaya, Z. (2019). "An iterative solution approach to coupled heat and mass transfer in a steadily fed evaporating water droplet", J. Heat Transfer, v.141(2) p.031501
  • Alijani, H., Çetin, B., Akkus, Y., Dursunkaya, Z. (2018). "Experimental thermal performance characterization of flat grooved heat pipes", Heat Transfer Engineering, v.40 p.9-10 (In Press), DOI: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01457632.2018.1442395
  • Reza Rasooli,, Çetin, B. (2018). "Assessment of Lagrangian modeling of particle motion in a spiral microchannel for inertial microfluidics", Micromachines, v.9(9) p.433, Full Text
  • Hatipoğlu, U., Çetin, B., Yıldırım, E. (2018). "A novel zero-dead-volume sample loading interface for microfluidic devices: Flexible Hydraulic Reservoir (FHR)", J. Micromech. Microeng., v.28(9) p.097001, Full Text
  • Oskay, Y., Çetin, B., Şerifoğlu, N., Arslan Ergül, A., Adams, M. (2018). "A novel, low-cost injection and anesthesia system for zebrafish researchers", Zebrafish, v.15(2) p.85-95, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/doi.org/10.1089/zeb.2017.1513
  • Cole, K., Çetin, B., Demirel, Y. (2018). "Semi-analytical source method for reaction-diffusion problem", J. Heat Transfer, v.140(6) p.061301, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.4038987
  • Düven, G., Çetin, B., Kışla, D. (2018). "Çip-üstü-laboratuvar teknolojisinin gıda mikrobiyolojisindeki uygulamaları (Lab-on-a-chip technology in food microbiology)", Akademik Gıda (Academic Food), v.16(1) p.78-87, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.24323/akademik-gida.417895
  • Alijani, H., Çetin, B., Akkus, Y., Dursunkaya, Z. (2018). "Effect of design and operating parameters on the thermal Performance of flat grooved heat pipes", Applied Thermal Engineering, v.132 p.174-187, Full Text
  • Yıldıran, İ.N., Temizer, İ., Çetin, B. (2017). "Homogenization in Hydrodynamic Lubrication: Microscopic Regimes and Re-Entrant Textures", Journal of Tribology, v.140 p.011701 (1-19), Full Text, DOI: http://tribology.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=2628741
  • Çetin, B., Güler, K.G., Aksel, M.H. (2017). "Computational modeling of vehicle radiators using porous medium approach", Heat Exchangers -- Design, Experiment and Simulation (Edited by Prof. S. M. Sohel Murshed, Prof. M. L. S. Matos Lopes) InTech p.243–262, Full Text
  • Akkuş, Y., Tarman, H.İ., Çetin, B., Dursunkaya, Z. (2017). "Two-dimensional computational modeling of thin film evaporation", Int. J. Thermal Sciences, v.121 p.237–248, Full Text
  • Cole, K.D., Çetin, B. (2017). "Modeling of Joule heating and convective cooling in a thick-walled micro-tube", Int. J. Thermal Sciences, v.119 p.24-36, Full Text
  • Çetin, B., Öner, S.D., Baranoğlu, B. (2017). "Modeling of dielectrophoretic particle motion: Point particle vs finite-sized particle", Electrophoresis, v.38 p.1407-1418, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.201600461
  • Kerse, C., Kalaycıoğlu, H., Elahi, P., Yavaş, S., Kesim, D., Akçaalan, Ö., Öktem, B., Çetin, B., Aşık, M., Hoogland, H., Holzwarth, R., İlday, F.Ö. (2016). "Ablation-cooled material removal with ultrafast bursts of pulses", Nature, v.537 p.84-88, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/doi:10.1038/nature18619
  • Çetin, B., Özer, M.B., Çağatay, E., Büyükkoçak, S. (2016). "An integrated acoustic and dielectrophoretic particle manipulation in a microfluidic device for particle wash and separation fabricated by mechanical machining", Biomicrofluidics, v.10 p.014112, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/http://dx.doi.org/10.1063/1.4940431
  • Yavuz, C., Oliaei, S.N., Çetin, B., Yeşil-Çeliktaş, Ö. (2016). "Sterilization of PMMA microfluidic chips by various techniques and investigation of material characteristics", J. Supercrticial Fluids, v.107 p.114–121, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.supflu.2015.08.019
  • Çetin, B., Yıldırım, E., Akay, Ş. (2016). "Mikroakışkan Sistemlerin Üretimi", Mikroakışkan Teknolojilerin Temelleri ve Uygulamaları (Edited by Assoc. Prof. Ö. Yeşil-Çeliktaş)
  • Yavuz, C., Çetin, B., Yeşil-Çeliktaş, Ö. (2016). "Mikroakışkan Sistemlerin Sterilizasyonu", Mikroakışkan Teknolojilerin Temelleri ve Uygulamaları (Edited by Assoc. Prof. Ö. Yeşil-Çeliktaş)
  • Yeşil-Çeliktaş, Ö., Çetin, B., Yıldırım, E. (2016). "Mikroakışkan Sistemlere Yönelik Gelecek Tahminleri", Mikroakışkan Teknolojilerin Temelleri ve Uygulamaları (Edited by Assoc. Prof. Ö. Yeşil-Çeliktaş)
  • Zeinali, S., Çetin, B., Oliaei, S., Karpat, Y. (2015). "Fabrication of continuous flow microfluidics device with 3D electrode structures for high throughput DEP applications using mechanical machining", Electrophoresis, Special Issue on Dielectrophoresis, v.36(13) p.1432-1442, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.201400486
  • Barışık, M., Yazıcıoğlu, A.G., Çetin, B., Kakaç, S. (2015). "Analytical solution of thermally developing microtube heat transfer including axial conduction", Int. Comm. Heat and Mass Transfer, v.67 p.81-88, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.201
  • Karakaya, Z., Baranoðlu, B., Çetin, B., Yazýcý, A. (2015). "A parallel boundary element formulation for tracking multiple particle trajectories in Stoke's flow for microfluidic applications", CMES-Computer Modeling in Engineering and Science, v.104(3) p.227-249, Full Text
  • Çetin, B., Koska, K., Erdal, M. (2015). "Warpage Characterization of Microchannels Fabricated by Injection Molding", ASME J. Micro and Nano-Manufacturing, v.3(2) p.021005, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.4029841
  • Çetin, B., Li, D. (2015). "Temperature Gradient Generation and Control", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.3225-3227, Full Text
  • Çetin, B., Baranoğlu, B. (2015). "Boundary-Element Method in Microfluidics", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.202-213, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_121-6
  • Çetin, B., Salemmilani, R., Li, D. (2015). "Microfluidic Rotary Pump", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.2000-2004, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_944-7
  • Çetin, B., Salemmilani, R., D. Li (2015). "Ultrasonic pumps", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.3394-3397, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_1646-8
  • Çetin, B., Zeinali, S., Li, D. (2015). "Microfluidic Optical Devices", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.1980-1984, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_940-6
  • Çetin, B., Zeinali, S., Li, D. (2015). "Magnetic Pumps", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition) p.1690-1695, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_843-6
  • Çetin, B., Taze, S., Li, D. (2015). "Methods for Pressure Measurements", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.2828-2834, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_1296-7
  • Büyükkoçak, S., Özer, M.B., Çetin, B. (2015). "Microscale Acoustofluidics", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (2nd Edition), Springer p.2149-2158, Full Text, DOI: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27758-0_1735-4
  • Büyükkoçak, S., Özer, B., Çetin, B. (2014). "Numerical modeling of acoustophoretic particle separation for microfuildics", Microfluid Nanofluid, v.17(6) p.1025-1037, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10404-014-1398-7
  • Çetin, B., Zeinali, S. (2014). "Analysis of heat transfer for a low Peclet number microtube flow using second-order slip model: An extended-Graetz problem", J. Engineering Mathematics, v.89(1) p.13-25, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10665-014-9704-7
  • Çetin, B., Özer, M.B., Solmaz, M.E. (2014). "Microfluidic bio-particle manipulation for biotechnology", Biochemical Engineering Journal, v.92 p.63-82, Full Text
  • Cole, K., Çetin, B., Brettmann, L. (2014). "Microchannel heat transfer with slip flow and wall effects", AIAA J. Thermophysics and Heat Transfer, v.28(3) p.455-462, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.2514/1.T4267
  • Çetin, B., Aşık, M.D., Taze, S. (2014). "Design and fabrication of a microfluidic device for synthesis of chitosan nanoparticles", ASME J. Nanotechnology in Engineering and Medicine, v.4(3) p.031004, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.4026287
  • Çetin, B. (2013). "Effect of thermal creep on heat transfer for a 2D microchannel flow: An analytical approach", ASME J. Heat Transfer, Special Issue on Microchannel Heat Transfer, v.135(10) p.101007, Full Text, DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.4024504
  • Çetin, B., Li, D. (2011). "Dielectrophoresis in microfluidics technology", Electrophoresis, Special Issue on Dielectrophoresis, v.32 p.2410–2427, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.201100167
  • Çetin, B., Bayer, O. (2011). "Evaluation of Nusselt number for a flow in a microtube using second-order slip model", Thermal Science, v.15(Suppl.(Suppl. 1) p.103-109, DOI: http://dx.doi.org/10.2298/TSCI11S1103C
  • Çetin, B., Cole, K. (2011). "The effect of axial conduction on heat transfer in a liquid microchannel flow", Int. J. Heat and Mass Transfer, v.54 p.2542-2549, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.02.007
  • Çetin, B., Li, D. (2010). "Lab-on-a-chip device for continuous particle and cell separation based on electrical properties via AC-dielectrophoresis", Electrophoresis, v.31 p.3035-3043, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.20090007830
  • Çetin, B., Yazıcıoğlu, A.G., Kakaç, S. (2009). "Slip-flow heat transfer in microtubes with axial conduction and viscous dissipation-an extended Graetz problem", Int. J. Thermal Sciences, v.48 p.1673-1678, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.02.002
  • Çetin, B., Kang, Y., Wu, Z., Li, D. (2009). "Continuous particle separation with localized AC-DEP using embedded electrodes and an insulating hurdle", Electrochimica Acta, v.54 p.1715-1720, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2008.09.062
  • Çetin, B., Kang, Y., Wu, Z., Li, D. (2009). "Continuous particle separation by size via AC-DEP using a lab-on-a-chip device with 3D electrodes", Electrophoresis, v.30 p.766-772, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.200800464
  • Çetin, B., Li, D. (2009). "Continuous particle separation based on electrical properties using AC-DEP", Electrophoresis, v.30 p.3124-3133, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.20090007830
  • Çetin, B., Yazıcıoğlu, A.G., Kakaç, S. (2008). "Fluid Flow in microtubes with axial conduction including rarefaction and viscous dissipation", Int. Comm. Heat and Mass Transfer, v.35 p.535-544, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2008.01.003
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Effect of Joule heating on electrokinetic transport", Electrophoresis, v.29(5) p.994-1005, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/elps.200700601
  • Çetin, B., Travis, B.E., Li, D. (2008). "Analysis of the electro-viscous effects on pressure-driven liquid flow in a two-section heterogeneous microchannel", Electrochimica Acta, v.54 p.660-664, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2008.07.008
  • Çetin, B., Yuncu, H., Kakaç, S. (2006). "Gaseous flow in microconduits with viscous dissipation", Int. J. Transport Phenomena, v.8(4) p.297-315, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Microfluidic Rotary Pump", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.1188-1189, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Temperature Gradient Generation and Control", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.1993-1994, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Methods for Pressure Measurements", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.1743-1745, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Magnetic Pumps", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.1040-1043, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Microfluidic Optical Devices", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.1186-1187, Full Text
  • Çetin, B., Li, D. (2008). "Ultrasonic pumps", Encyclopedia of Micro and Nanofluidics (1st Edition), Springer p.2128-2129, Full Text