ETD

• computational fluid dynamics (cfd)
• microfluidica
• volume of fluid (vof)

Il presente lavoro di tesi propone uno studio numerico di dispositivi microfluidici impiegati nella lavorazione di materiali polimerici per applicazioni biomediche e farmaceutiche, con l’obiettivo di caratterizzare il processo e valutare l’influenza dei principali parametri operativi sulle proprietà dei prodotti ottenuti.
Il modello numerico è stato sviluppato a partire dalla geometria sperimentale del dispositivo, opportunamente discretizzata mediante una griglia di calcolo tridimensionale. Le simulazioni sono state condotte mediante un codice commerciale basato sul metodo dei volumi finiti, adottando il metodo Volume of Fluid per descrivere l’interfaccia tra la soluzione polimerica (fase dispersa) e la fase continua oleosa. È stata inoltre implementata una tecnica di raffinamento adattivo della mesh, al fine di migliorare la risoluzione dell’interfaccia e descriverne accuratamente l’evoluzione.
Lo studio parametrico ha consentito di valutare l’influenza delle portate delle due fasi e della tensione interfacciale sul comportamento del sistema microfluidico. I risultati mostrano che il dispositivo consente il pieno controllo della frequenza di produzione e del volume dei prodotti generati. In particolare, la portata della fase continua influenza sia la frequenza di produzione che le dimensioni caratteristiche dei prodotti, mentre la portata della fase dispersa permette di controllarne con maggiore precisione il volume, senza modificare significativamente la frequenza del processo. Infine, un aumento della tensione interfacciale favorisce una maggiore stabilità morfologica, riducendo la formazione di prodotti caratterizzati da dimensioni non uniformi.