 |
جداسازی ایزوالکتریک
معرفی
این مثال مدل‌سازی از رابط‌های Electrophoretic Transport و Laminar Flow برای مدل‌سازی جداسازی ایزوالکتریک در یک دستگاه الکتروفورز جریان آزاد استفاده می‌کند. یک جریان حاوی چهار پروتئین مختلف با استفاده از انتقال مهاجرت در یک میدان الکتریکی به جریان های جزء جدا شده تقسیم می شود.
الکتروفورز جریان آزاد می تواند برای جداسازی ماکرومولکول ها مانند پروتئین های عمود بر جریان مایع حامل استفاده شود. اگر یک pH و گرادیان پتانسیل در سراسر جریان حامل اعمال شود، مولکول ها را می توان در امتداد نقاط ایزوالکتریک خود متمرکز کرد. نقطه ایزوالکتریک pH است که در آن یک مولکول دارای بار خالص صفر است. مفهوم تمرکز ایزوالکتریک در شکل 1 نشان داده شده است .
شکل 1: مولکول های آمفولیتیک را می توان در اطراف نقطه ایزوالکتریک خود با استفاده از انتقال مهاجرت در یک میدان الکتریکی متمرکز کرد.
مولکول هایی با بار خالص مثبت در جهت میدان الکتریکی در امتداد گرادیان pH حرکت می کنند تا زمانی که به نقطه ایزوالکتریک برسند. در این مثال، انتقال مهاجرت خاموش می شود زیرا بار خالص مولکول ها صفر است. به طور مشابه، گونه های بار خالص منفی در جهت مخالف میدان الکتریکی حرکت می کنند.
تعریف مدل
هندسه مدل در شکل 2 نشان داده شده است . این منطقه جداسازی را در یک تراشه متمرکز کننده ایزوالکتریک نشان می دهد. یک جریان حامل آرام مخلوطی از چهار پروتئین، یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف را که در انتهای سلول تزریق می شود، منتقل می کند.
شکل 2: هندسه مدل.
رابط حمل و نقل الکتروفورتیک از انتقال گونه های یونی از طریق انتشار، همرفت و مهاجرت در میدان های الکتریکی پشتیبانی می کند. تعادل جرمی که در رابط حل می شود به شرح زیر است:
در معادله، c i نشان دهنده غلظت گونه i (واحد SI: mol/m 3 )، D i ضریب انتشار گونه i (واحد SI: m 2 /s)، u سرعت سیال (واحد SI: m/s)، F به ثابت فارادی (واحد SI: s·A/mol)، 
نشان دهنده پتانسیل الکتریکی (واحد SI: V)، z i تعداد بار گونه های یونی (بدون واحد) و u m است، منتحرک یونی آن (واحد SI: s·mol/kg). رابط حمل و نقل الکتروفورتیک همچنین معادله ای برای انتقال بار در الکترولیت، بر اساس فرض الکتروخنثی بودن، و مجموعه ای از تعادل های شیمیایی که واکنش خودیونیزاسیون آب و واکنش های تفکیک اسیدها و بازهای ضعیف را توصیف می کند، اضافه می کند.
نشان دهنده پتانسیل الکتریکی (واحد SI: V)، z i تعداد بار گونه های یونی (بدون واحد) و u m است، منتحرک یونی آن (واحد SI: s·mol/kg). رابط حمل و نقل الکتروفورتیک همچنین معادله ای برای انتقال بار در الکترولیت، بر اساس فرض الکتروخنثی بودن، و مجموعه ای از تعادل های شیمیایی که واکنش خودیونیزاسیون آب و واکنش های تفکیک اسیدها و بازهای ضعیف را توصیف می کند، اضافه می کند.جریان سیال با رابط جریان آرام تنظیم می شود که معادلات ناویر-استوکس را حل می کند.
نتایج و بحث
شکل 3 pH سلول را نشان می دهد. شیب pH در جهت x به سمت خروجی افزایش می یابد.
شکل 3: نمودار سطحی pH در سلول.
شکل 4 هدایت الکترولیت را نشان می دهد. رسانایی نزدیک به سطوح الکترود و به سمت خروجی به دلیل تخلیه حامل های بار کمتر می شود.
شکل 4: نمودار سطحی رسانایی الکترولیت در سلول.
شکل 5 پتانسیل الکترولیت را نشان می دهد. در خارج از شکاف الکترود، شیب پتانسیل کم است، به این معنی که شار مهاجرت نزدیک به ورودی و خروجی کم است.
شکل 5: نمودار سطحی پتانسیل الکترولیت در سلول.
شکل 6 غلظت پروتئین 1 را نشان می دهد که دارای نقطه ایزوالکتریک 4.7 است. پروتئین به سمت الکترود سمت راست متمرکز می شود.
شکل 6: نمودار سطحی غلظت مولی پروتئین 1 در سلول.
شکل 7 غلظت پروتئین 2 را با نقطه ایزوالکتریک 6.1 نشان می دهد. این پروتئین در جایی بین مرکز و الکترود سمت راست به حداکثر غلظت خروجی خود می رسد.
شکل 7: نمودار سطحی غلظت مولی پروتئین 2 در سلول.
شکل 8 و شکل 9 به ترتیب غلظت اسید و باز ضعیف را نشان می دهند. اسید ضعیف با بار متوسط منفی به سمت راست و باز با بار متوسط مثبت به سمت چپ در میدان الکتریکی منتقل می شود.
شکل 8: نمودار سطحی غلظت اسید ضعیف در سلول.
[شکل 9: نمودار سطحی غلظت باز ضعیف در سلول.
در نهایت، شکل 10 و شکل 11 پروفایل pH و غلظت پروتئین در خروجی را نشان می دهد.
شکل 10: پروفایل pH در امتداد مرز خروجی سلول.
شکل 11: پروفایل های غلظت پروتئین در امتداد مرز خروجی سلول.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_الکتروشیمی/مهندسی_الکتروشیمی/جداسازی_ایزوالکتریک
دستورالعمل های مدل سازی
در این آموزش ما انتقال الکتروفورتیک به جریان آرام را به صورت دوبعدی جفت می کنیم. از Model Wizard برای انتخاب بعد فضا و رابط های فیزیکی استفاده کنید . (مطالعات در مرحله بعد به مدل اضافه خواهد شد.)
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Chemical Species Transport>Electrophoretic Transport (el) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow>Single-Phase Flow>Laminar Flow (spf) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای مدل را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل isoelectric_separation_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
حالا هندسه را به صورت اتحاد سه مستطیل رسم کنید.
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، W را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، W را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، W را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -W را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 3 (r3)
1 | روی Rectangle 2 (r2) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Position را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن y ، H را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
ورودی
انتخاب هایی را برای مرزهای ورودی و خروجی اضافه کنید. اینها بعداً هنگام تنظیم فیزیک استفاده خواهند شد.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، ورودی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در شی r2 ، فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
پریز
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Selections کلیک کنید و Explicit Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب صریح ، Outlet را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Entities to Select را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | در شی r3 ، فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
مرزهای داخلی بخشی از هندسه فیزیکی نیستند. آنها را به عنوان لبه های کنترل مش اختصاص دهید تا فقط در مش در دسترس باشند.
لبه های کنترل مش 1 (mce1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Virtual Operations کلیک کنید و Mesh Control Edges را انتخاب کنید . |
2 | در باله شی ، فقط مرزهای 4 و 6 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای لبه‌های کنترل مش ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | تیک گزینه Include adjacent vertices را پاک کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
مدل باریک است. برای مشاهده آسانتر تغییرات در کل هندسه، مقیاس View را تغییر دهید .
تعاریف
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید .
محور
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions>View 1 را گسترش دهید ، سپس روی Axis کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Axis ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | از فهرست نمایش مقیاس ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی در مقیاس x ، 3 را تایپ کنید . |
5 |  روی Update کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اکنون هندسه تمام شده باید به شکل زیر باشد:
مواد
برای تنظیم معادلات جریان برای الکترولیت، از برخی پارامترهای مواد برای آب از کتابخانه مواد استفاده خواهیم کرد .
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Water, liquid را انتخاب کنید . |
4 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
حمل و نقل الکتروفورتیک (EL)
اکنون راه اندازی Electrophoretic Transport را شروع کنید .
1 | در پنجره تنظیمات برای Electrophoretic Transport ، بخش Transport Mechanisms را پیدا کنید . |
2 | چک باکس Convection را انتخاب کنید . |
حلال 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Electrophoretic Transport (el) روی Solvent 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات حلال ، بخش Convection را پیدا کنید . |
3 | از لیست u ، فیلد سرعت (spf) را انتخاب کنید . |
پتانسیل 1
این سلول به صورت پتانسیواستاتیک (با پتانسیل ثابت) کار می کند.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
پتانسیل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل ، بخش پتانسیل الکترولیت را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن φ l,bnd ، V0 را تایپ کنید . |
پروتئین 1
اکنون گونه های مختلف الکترولیت را اضافه کنید: 4 پروتئین، یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Protein را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پروتئین ، قسمت پروتئین را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی نام گونه ، p1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری میانگین شارژ ، iep_1-el.pH را تایپ کنید . |
5 | قسمت Diffusion and Migration را پیدا کنید . در قسمت متن D ، D_p را تایپ کنید . |
جریان 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Protein 1 را گسترش دهید . |
2 | روی Protein 1 کلیک راست کرده و Inflow را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای جریان ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید . |
5 | بخش تمرکز را پیدا کنید . در قسمت متنی c 0 ، cp_in را تایپ کنید . |
6 | قسمت Boundary Condition Type را پیدا کنید . از لیست، Flux (Danckwerts) را انتخاب کنید . |
پروتئین 1
در پنجره Model Builder ، روی Protein 1 کلیک کنید .
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Outflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
پروتئین 2
در این آموزش فرض می کنیم که فقط نقطه ایزوالکتریک بین پروتئین ها متفاوت است. بنابراین می‌توانید پروتئین اول را کپی کنید تا پروتئین دوم ایجاد شود و سپس میانگین شارژ را تغییر دهید.
1 | روی Protein 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پروتئین ، قسمت پروتئین را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی نام گونه ، p2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتار میانگین شارژ ، iep_2-el.pH را تایپ کنید . |
پروتئین 3
1 | روی Protein 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پروتئین ، قسمت پروتئین را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی نام گونه ، p3 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری میانگین شارژ ، iep_3-el.pH را تایپ کنید . |
پروتئین 4
1 | روی Protein 3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پروتئین ، قسمت پروتئین را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن نام گونه ، p4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری میانگین شارژ ، iep_4-el.pH را تایپ کنید . |
اسید ضعیف 1
تنظیمات انتقال الکتروفورتیک را با افزودن یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف به پایان برسانید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Weak Acid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اسید ضعیف ، قسمت اسید ضعیف را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن نام گونه ، wa را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن p K a ، pKa_wa را تایپ کنید . |
5 | قسمت Diffusion and Migration را پیدا کنید . در قسمت متن u m ، mob_wa را تایپ کنید . |
غلظت اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Weak Acid 1 را گسترش دهید ، سپس روی Initial Concentration 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تمرکز اولیه ، قسمت تمرکز اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن c ، cwa_in را تایپ کنید . |
اسید ضعیف 1
در پنجره Model Builder ، روی Weak Acid 1 کلیک کنید .
جریان 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Inflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید . |
4 | بخش تمرکز را پیدا کنید . در قسمت متنی c 0 ، cwa_in را تایپ کنید . |
5 | قسمت Boundary Condition Type را پیدا کنید . از لیست، Flux (Danckwerts) را انتخاب کنید . |
اسید ضعیف 1
در پنجره Model Builder ، روی Weak Acid 1 کلیک کنید .
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Outflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
پایه ضعیف 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Weak Base را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پایگاه ضعیف ، قسمت پایگاه ضعیف را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن نام گونه ، wb را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن p K a ، pKa_wb را تایپ کنید . |
5 | قسمت Diffusion and Migration را پیدا کنید . در قسمت متن u m ، mob_wb را تایپ کنید . |
غلظت اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Weak Base 1 را گسترش دهید ، سپس روی Initial Concentration 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تمرکز اولیه ، قسمت تمرکز اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن c ، cwb_in را تایپ کنید . |
پایه ضعیف 1
در پنجره Model Builder ، روی Weak Base 1 کلیک کنید .
جریان 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Inflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ورودی را انتخاب کنید . |
4 | بخش تمرکز را پیدا کنید . در قسمت متنی c 0 ، cwb_in را تایپ کنید . |
پایه ضعیف 1
در پنجره Model Builder ، روی Weak Base 1 کلیک کنید .
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Outflow را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات خروجی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
جریان آرام (SPF)
اکنون رابط Laminar Flow را تنظیم کنید. فقط شرایط مرزی باید در اینجا مشخص شود زیرا بیشتر تنظیمات از گره Materials (Water) گرفته شده است.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Laminar Flow (spf) کلیک کنید . |
ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، بخش Boundary Condition را پیدا کنید . |
4 | از لیست، جریان کاملاً توسعه یافته را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Fully Developed Flow را پیدا کنید . در قسمت متن U av ، Uave را تایپ کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Outlet ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
4 | بخش شرایط فشار را پیدا کنید . چک باکس Normal flow را انتخاب کنید . |
5 | روی Outlet 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
مش 1
حالا مش را راه اندازی کنید. از آنجایی که ما از هندسه مستطیلی استفاده می کنیم، یک مش نگاشت شده مناسب است.
نقشه برداری 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Mapped کلیک کنید .
Mapped کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 5، 9 و 10 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 60 را تایپ کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، 5e-4 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مش تمام شده باید به شکل زیر باشد:
ریشه
اکنون مدل برای حل آماده است. در این مدل جریان بر فیزیک رابط حمل و نقل الکتروفورتیک تأثیر نمی گذارد . بنابراین ابتدا جریان آرام را در یک مطالعه جداگانه حل کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادر حل را برای انتقال الکتروفورتیک (el) پاک کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 1 – محاسبه جریان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1 – Flow Calculation را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
نمودارهای پیش فرض برای سرعت و فشار به صورت خودکار به صورت زیر تولید می شوند:
سرعت (spf)
فشار (SPF)
ریشه
مطالعه دوم را برای حل انتقال الکتروفورتیک اضافه کنید ، با استفاده از راه حل مطالعه اول به عنوان ورودی برای سرعت (و فشار).
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادر حل را برای جریان آرام (spf) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Physics Interfaces>Stationary with Initialization را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2 – محاسبه جداسازی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – Separation Calculation را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مرحله 1: راه اندازی توزیع فعلی
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 2 – محاسبه جداسازی، روی مرحله 1: مقدار دهی اولیه توزیع فعلی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی توزیع فعلی ، روی قسمت Values of Dependent Variables کلیک کنید . |
3 | مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1 – محاسبه جریان ، ثابت را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
PH (
1 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
2 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
اکنون باید یک نمودار pH پیش فرض ایجاد شده باشد که به شکل زیر است:
رسانایی الکترولیت (el)
نمودار هدایت الکترولیت پیش فرض باید به شکل زیر باشد:
1 | در پنجره Model Builder ، روی رسانایی الکترولیت (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
پتانسیل الکترولیت (el)
نمودار پتانسیل الکترولیت پیش فرض باید به شکل زیر باشد:
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Potential (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
همچنین باید شش نمودار غلظت مولی پیش فرض وجود داشته باشد. یکی برای هر گونه در رابط حمل و نقل الکتروفورتیک :
غلظت مولی – p1 (el)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – p1 (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
غلظت مولی – p2 (el)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – p2 (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
غلظت مولی – p3 (el)
غلظت مولی – p4 (el)
غلظت مولی – wa (el)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – wa (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
غلظت مولی – wb (el)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – wb (el) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید .  |
غلظت مولی – p2 (el)
اکنون، برای تجسم انتقال در جهت شعاعی، خطوط پیکان و Streamlines را به طرح Protein 2 اضافه کنید.
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Molar Concentration – p2 (el) را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Molar Concentration – p2 (el)> Arrow Surface 1 کلیک راست کرده و Delete را انتخاب کنید . |
پیکان خط 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – p2 (el) کلیک راست کرده و Arrow Line را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای خط پیکان ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Laminar Flow>Velocity and Press>u,v – Velocity را انتخاب کنید . |
3 | قسمت تعیین موقعیت پیکان را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of arrows ، عدد 20 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفارشی را انتخاب کنید . |
5 | در ویندوز، روی نوار رنگی زیر کلیک کنید، یا – اگر از دسکتاپ چند پلتفرمی استفاده می کنید – روی دکمه Color کلیک کنید. |
6 | روی تعریف رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
7 | مقادیر RGB را به ترتیب روی 5، 132 و 133 تنظیم کنید. |
8 | روی افزودن به رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
9 | روی نمایش تنها پالت رنگ یا تأیید در دسکتاپ چند پلتفرمی کلیک کنید . |
10 | در نوار ابزار Molar Concentration – p2 (el) ، روی  Plot کلیک کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Arrow Line 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2 و 5 را انتخاب کنید. |
3 | در نوار ابزار Molar Concentration – p2 (el) ، روی  Plot کلیک کنید . |
ساده 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Molar Concentration – p2 (el) کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electrophoretic Transport>Protein 2>el.tflux_p2x,el.tflux_p2y – Total flux را انتخاب کنید . |
3 | بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . در قسمت متن شماره ، 10 را تایپ کنید . |
4 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست نوع ، پیکان را انتخاب کنید . |
6 | کادر شماره فلش را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 90 را تایپ کنید . |
7 | چک باکس Scale factor را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 10 را تایپ کنید . |
8 | در نوار ابزار Molar Concentration – p2 (el) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار تولید شده باید به شکل زیر باشد:
PH در خروجی
اکنون به رسم pH در خروجی ادامه دهید.
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، pH را در خروجی در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2 – محاسبه جداسازی /راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی pH در Outlet کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
6 | در pH در نوار ابزار Outlet ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار pH باید به شکل زیر باشد:
غلظت پروتئین در Outlet
در نهایت نمودار غلظت پروتئین را در خروجی به صورت زیر ایجاد کنید:
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، غلظت پروتئین در خروجی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2 – محاسبه جداسازی /راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست Layout ، ناحیه محور گراف بیرونی را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Protein Concentrations در Outlet کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Outlet را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electrophoretic Transport>Protein 1>el.c_p1 – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
5 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروتئین 1 |
10 | در نوار ابزار Protein Concentrations at Outlet ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، el.c_p2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروتئین 2 |
نمودار خط 3
1 | روی Line Graph 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، el.c_p3 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروتئین 3 |
نمودار خطی 4
1 | روی Line Graph 3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، el.c_p4 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پروتئین 4 |
غلظت پروتئین در Outlet
1 | در پنجره Model Builder ، روی Protein Concentrations at Outlet کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Protein Concentrations at Outlet ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح باید به شکل زیر باشد:
