SIMULAZIONE NUMERICA DEL FLUSSO IN MICROMISCELATORI PASSIVI CON UNITÀ GENERATRICI DI VORTICI

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto della microfluidica applicata ai dispositivi Lab-on-a-Chip, impiegati in campo diagnostico, farmacologico e nell'analisi chimico-biologica. A causa delle dimensioni micrometriche dei canali, il flusso dei fluidi è dominato da regimi laminari a bassi numeri di Reynolds, nei quali la miscelazione avviene prevalentemente per lenta diffusione molecolare. Per superare tale limitazione senza l'ausilio di fonti di energia esterne, i micromiscelatori passivi sfruttano modifiche geometriche interne per indurre fenomeni di trasporto caotico. L'obiettivo della ricerca è analizzare e ottimizzare l'efficienza idrodinamica di micromiscelatori passivi provvisti di diverse unità generatrici di vortici tra cui strutture a lisca di pesce , ostacoli interni, blocchi sfalsati e variazioni di sezione o curvatura mediante simulazioni numeriche fluidodinamiche tridimensionali (CFD). Lo studio valuta il comportamento del fluido lungo un ampio intervallo di numeri di Reynolds (Re), esaminando la transizione dai regimi diffusivi a quelli inerziali caratterizzati dalla formazione di vortici secondari. Le diverse configurazioni geometriche vengono valutate quantitativamente bilanciando l'indice di miscelazione e la perdita di pressione , al fine di individuare soluzioni ottimali in grado di garantire elevate prestazioni con ridotti consumi energetici. I risultati forniscono utili criteri di progettazione per lo sviluppo di dispositivi microfluidici avanzati ad alta efficienza.