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Negli ultimi decenni, l’interesse per i microreattori è notevolmente aumentato, in quanto essi permettono di condurre reazioni chimiche in modo continuo, con un elevato controllo delle condizioni operative grazie ad un aumento del trasferimento di calore. Tuttavia, a causa della riduzione delle dimensioni caratteristiche, il flusso all’interno dei microreattori è laminare e, quindi, rimane il problema di promuovere la miscelazione dei reagenti. Attualmente, i recenti progressi tecnologici nella fabbricazione di sistemi microfluidici permettono la realizzazione di reti di microcanali piuttosto complessi; questi possono assicurare un efficiente miscelamento senza l’aiuto di sorgenti esterne di energia ma soltanto attraverso una specifica configurazione geometrica (ad esempio i micromiscelatori passivi). La presente tesi combina simulazioni numeriche con esperimenti al fine di studiare un micromixer di tipo passivo, costituito da una giunzione a T e da un canale di miscelamento che presenta una sequenza ottimizzata di venti ostacoli cilindrici, chiamati pillars, che differiscono per dimensione del diametro e posizione.
Nella fase iniziale, sono state eseguite simulazioni numeriche con tecniche di fluidodinamica computazionale (CFD), allo scopo di evidenziare l'impatto che la posizione del primo pillar ha sul campo di velocità e di concentrazione di una miscela ideale, cioè acqua-acqua, alimentata all’interno del T-mixer, prendendo in considerazione vari numeri di Reynolds. Successivamente, sono state effettuate simulazioni numeriche sull'intera serie di venti ostacoli per acquisire informazioni sul processo di miscelamento, mediante l’analisi del campo di concentrazione e del campo di velocità lungo il canale.
Le visualizzazioni del flusso hanno fornito un supporto sperimentale alle simulazioni numeriche, le cui previsioni sono state confrontate con le misurazioni delle concentrazioni mediate lungo lo spessore del T-mixer. L'indagine è stata eseguita con due diverse miscele, acqua-acqua e acqua-etanolo, al fine di valutare come le proprietà fisiche dei due fluidi influenzino il regime del flusso e il processo di miscelazione indotto dai pillars.

The interest in microreactors is increased considerably during the last decades as they allow conducting chemical reactions continuously with unprecedented control over operating conditions, because of the enhanced heat transfer. However, one issue is the mixing of reactants, that should be promoted as the flow is laminar because of the small characteristic dimensions. Nowadays, recent technological advancements in the fabrication of microfluidic devices enable the manufacture of quite complex microchannel networks, which can ensure efficient mixing, without the need for any external energy source (i.e. passive micromixer) and just through a special geometrical configuration. The present thesis uses jointly experiments and numerical simulations to study a passive type of micromixer consisting of a T-junction with a mixing channel presenting an optimized sequence of twenty cylindrical obstacles, called pillars, that differ in diameter dimension and position. Preliminary, numerical simulations were carried out with Computational Fluid Dynamics to shed light on the impact of the position of the first pillar on the velocity and concentration fields of an ideal mixture, i.e. water-water, fed into the T-mixer at different Reynolds numbers. Subsequently, numerical simulations were carried out on the whole series of twenty obstacles to gain information on the mixing process along the channel, through the analysis of the concentration and velocity fields. Flow visualizations provided experimental support to numerical simulations, whose predictions were compared with measurements of depth-averaged concentrations. The investigation was performed with two different fluids, i.e. water-water and water-ethanol, to evaluate how physical properties affect the flow field and mixing process induced by the pillars.