数值模拟研究微通道结构对液滴非对称分断的影响

发布时间：2024-05-09 22:46

　　微流体技术是一门全新的多重交叉学科,是一门在微观尺度下控制、操作和检测复杂流体的技术,它的兴起引起了研究者的广泛关注。微流体液滴技术是微流体技术的一个重要分支,包括液滴的生成、操控(传递、分选、混合、融合和分断等),已经应用到生物学、化学和药物学等多个领域。微液滴的分断对于微流体液滴技术的应用十分重要。实现微液滴分断的方式有主动方式和被动方式。由于被动方式操作简单,分断的效果也很好,本文中进行的是液滴被动分断的研究。微液滴的非对称分断的被动方式主要是利用微通道的内部结构实现的,文中第二章主要是设计具有拓扑一致性的不同结构的微通道(T、Y、I型微通道),并利用三维VOF数值模拟方法研究液滴在这些微通道内的非对称分断。通过系统改变毛细管数(Ca)和非对称性系数(As),得到液滴非对称分断的三种流变过程。同时引入基于毛细管数、非对称性系数和初始体积比的幂函数理论模型来预测不同结构的微通道内液滴非对称分断后子液滴的体积大小。通过对液滴分断过程的液滴内外压力场分析,得到引起液滴平移的关键因素之一是液滴的内部压力差。最后,通过比较在不同微通道内的液滴非对称分断的相同点和不同点,得出用于实现液滴非对...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2被动分选示意图（a）分叉结构微通道内液滴的分选；（b）大液滴的分选利用特殊流型进行液滴的分选

分选示意图（a）分叉结构微通道内液滴的分选；（b选利用特殊流型进行液滴的分选。assivesortingofdroplets(a)thechannelresistanceaffectdionjunction；(b)theschematicofthe....

图1-3主动法实现液滴的分选(a)电泳法液滴分选A：平方脉冲下单细胞液滴分选；B:反转脉冲下双核细胞液滴的分选

6液滴的分选(a)电泳法液滴分选A：平方脉冲下双核细胞液滴的分选。(b)表面声sortingofdroplets(a)dropletssortingintheelrtedouttoleftcollectingchannelundersquar....

图1-4液滴内部混合示意图（a）直管微通道内液滴的内部流动示意图；（b）弯曲微通道内液滴的内部流动

术研究化学或者生物反应机理时，液滴内。在微尺寸下，连续流体仅依靠分子运动理分析。而微流体液滴内物质的混合不仅的微通道加速混合，从而提高混合效率和是弯管结构。不同于液滴在直管内流动时1-4a），液滴在弯管中前行时，由于粘性力两个不对称的循环流，循环流的存在加速混合微通道设计成多个连....

图1-5微通道内液滴的被动和主动混合（a）连续弯曲微通道内液滴的被动混合；（b）管壁带小障碍物的弯管内液滴的被动混合；（c）液滴在激光作用下的被动混合

液滴的被动和主动混合（a）连续弯曲微通带小障碍物的弯管内液滴的被动混合；（用下的被动混合。Passiveandactivemixingofdropletsin(a)seb)windingmicrochannelwithsmallobstacleswit....

本文编号：3968572