Analisi numerica di micro-giunzioni e influenza dei diversi parametri operativi sulla formazione di micro-drop

La microfluidica è lo studio di flussi monofasici e bifasici in canali di piccole dimensioni, generalmente di diametro dell’ordine di 100 μm. Lavorare su scala micrometrica permette di minimizzare i consumi di materiali, di sostanze e di energia. Grazie alla interdisciplinarità della microfluidica, essa presenta diversi campi di applicazione (esempio: di ricerca, medico, industriale). In questo elaborato si studierà come al cambiare della geometria delle micro-giunzioni di tipo flow focusing, della velocità e della viscosità dell’acqua demineralizzata varino le dimensioni dei droplets. Nella prima parte di questo elaborato verrà presentata una descrizione teorica degli elementi caratterizzanti della microfluidica come: la definizione delle equazioni di bilancio locale, i regimi di flusso, le applicazioni della microfluidica, le tecniche di realizzazione dei microcanali, e i processi di formazione dei droplets. Successivamente, dopo aver presentato una descrizione della CFD, varrà descritto il processo di costruzione della micro-giunzione, l’impostazione delle condizioni iniziali e al contorno, gli algoritmi, il Solver utilizzato da OpenFoam e le tecniche di estrazione dei risultati e loro visualizzazione. Dai risultati che si ottengono si osserverà che le dimensioni delle micro-gocce cambiano in un determinato modo in base ai parametri di input. Successivamente è stato sviluppato un codice in machine learning che permette di predirre con sufficiente precisione la dimensione delle micro-gocce con parametri di input diversi da quelli iniziali.