20.500.12556/DKUM-94879 Uporaba računalniške dinamike tekočin za simulacijo različnih pretokov v mikroreaktorjih Application of computational fluid dynamics to simulate different flows in microreactors Diplomsko delo prikazuje uporabo računalniške dinamike tekočin (CFD) za simulacijo različnih tokovnih režimov v mikroreaktorju z uporabo programske opreme COMSOL Multiphysics. Osredotočamo se na vpliv različnih tokov na obnašanje vode v mikrokanalu z značilnim zavojem, ki je ključni del mnogih mikrofluidnih sistemov. Z uporabo modula Fluid Flow v COMSOL Multiphysics programu smo izvedli več simulacijskih primerov, ki vključujejo počasni tok, laminarni tok, turbulentni tok, turbulentni tok z velikimi vrtinci (LES) in turbulentni tok z ločenimi velikimi vrtinci (DES). Za vsak režim smo definirali fizikalne pogoje, mrežo ter analizirali rezultate hitrosti, tlaka in tokovnic. Prednost programa COMSOL Multiphysics je v njegovi fleksibilnosti pri modeliranju in možnosti povezovanja različnih fizikalnih pojavov. Rezultati kažejo, da CFD omogoča kakovostno napoved obnašanja toka v mikroreaktorjih, še posebej v območjih z intenzivnim mešanjem. Napredni moduli turbulence, kot sta LES in DES, omogočajo natančnejšo analizo vrtinčenja, a so računsko zahtevnejši. Primerjava med režimi razkrije ključne razlike v pretočnih značilnostih in omogoča boljše razumevanje hidrodinamike sistema. Ugotovili smo, da so numerične simulacije računalniške dinamike tekočin v programu COMSOL Multiphysics uporabno orodje pri načrtovanju in optimizaciji mikroreaktorjev. Pristop zahteva poznavanje numeričnih metod in strukture modela, vendar ponuja močno podporo pri analizi kompleksnih mikrofluidnih pojavov. The thesis presents the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) for simulating various flow regimes in a microreactor using the COMSOL Multiphysics software. The focus was on various flow conditions affecting fluid behaviour in a microchannel with a characteristic bend, a typical feature of many microfluidic systems. Using the Fluid Flow module in COMSOL Multiphysics, we conducted multiple simulation cases, including creeping flow, laminar flow, turbulent flow, Large Eddy Simulation (LES) and Detached Eddy Simulation (DES). For each regime, we defined physical conditions, mesh configurations, and analyzed velocity, pressure and streamline distributions. A major advantage of COMSOL Multiphysics lies in its flexibility and the ability to couple different physical phenomena within a single environment. The results demonstrate that CFD provides a reliable prediction of fluid behavior in microreactors, especially in zones with intense mixing. Advanced turbulence models such as LES and DES enable a more detailed analysis of vortical structures, although they require more computational resources. The comparison between regimes reveals key differences in flow characteristics and supports a deeper understanding of microreactor hydrodynamics. We conclude that numerical simulations with COMSOL Multiphysics are a useful tool for designing and optimizing microreactors. While the software requires basic knowledge of numerical methods and model setup, it offers powerful support for analyzing complex microfluidic phenomena. mikroreaktorji računalniška dinamika tekočin COMSOL Multiphysics simulacija microreactors computational fluid dynamics COMSOL Multiphysics simulation true true false [D. Kočevar] Slovenski jezik Angleški jezik Diplomsko delo/naloga 2025-08-28 20:19:22 2025-09-12 14:08:31 2025-09-26 07:55:49 0000-00-00 00:00:00 2025 0 Maribor 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 004.94:532.517(043.2) 250516739 VS_Kocevar_Domen_2025.pdf VS_Kocevar_Domen_2025.pdf 1 C0A6F7EAC30CEFDE91AB4AB05D04DF7C f1bff72ea482e116f932e3e13fd3ac367d276f19c0fddfc42698766321bb8cbd a6f7bf36-8d85-11f0-9299-00155d000105 https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=198037 Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 0 0 0