微通道内大分子悬浮液流动的eDPD模拟研究

发布时间：2022-01-12 23:03

　　近些年来随着微细加工技术的快速发展,在生物医学领域,微流控芯片、生物微型器件、微型医疗机器人等微型设备应运而生,推动医学研究从宏观表象向微观本质发展,从而实现对疾病的准确诊断和有效治疗。而微型设备的设计、制造与应用的核心问题之一是微通道内大分子悬浮液的流动特性,目前的研究主要在等温系统下进行分析,而从热力学角度分析的相关研究很少,其中热量交换与传递对大分子悬浮液运动行为的影响广泛存在于微型设备中。因此,探索热与大分子耦合的复杂动力学问题对推动生物工程和医疗科学的进步具有重要意义。本文选用能量守恒耗散粒子动力学方法,研究复杂热条件下微通道内大分子悬浮液的流动特性,在流体流动方向施加周期性边界模型,在流固界面采用无滑移边界条件与麦克斯韦反射融合的边界模型,大分子采用蠕虫链模型,主要研究内容和重要结论如下:（1）提出一种适用于非等温系统的幂律函数。目前大分子悬浮液的流体属性未考虑温度的变化,基于Navier-Stokes方程推导出的等温系统下经典幂律函数（幂律指数n=1为牛顿流体,n≠1为幂律流体）,进一步引入温度与流体粘度间的关系,修正了原有的幂律函数,并通过温度梯度作用下大分子悬浮液的速... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

微流控芯片

图 1.1 微流控芯片 图 1.2 微针微流控芯片是运用在介尺度空间下对流体进行操控的技术[9]，将样品提取、前期处理、化学反应、待测物质的提取与分析等生物医学实验室的功能集合在一起的芯片，即所谓的芯片实验室(Lab-on-A-Chip)[10]。微流控芯片可根据具体的检测需求在微型操作台上对各功能单元选取与搭配，拥有灵活度高、质量低、检测效率与精度高、体积小、适用范围广等优点，受到生物医学工作者的青睐，在医疗设备制造、生物工程、医学研究

中北大学学位论文大分子悬浮液流动属于介尺度流动问题，其研究往往需至微观尺度的时间和空间流体动力学特征。传统的网格不再适用，因为其处理大变形时极易发生网格畸变和缠增加计算成本甚至还可能导致分析失败。分子动力17]虽然可以较好的表现微观特性，但是以目前的计算能度只局限于纳秒和纳米级，无法模拟介观尺度量级。因展。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高分子链在微通道剪切流中的迁移机制及浓度的影响[J]. 许少锋,汪久根.  高分子学报. 2015(03)
[2]偏心圆环中对流换热的耗散粒子动力学研究[J]. 曹知红,罗康,易红亮,谈和平.  工程热物理学报. 2014(09)
[3]微通道中高分子运动的耗散粒子动力学模拟[J]. 周吕文,刘谋斌,常建忠.  高分子学报. 2012(07)
[4]耗散粒子动力学中Lees-Edwards边界条件的实施[J]. 陈硕,金亚斌,张明焜,尚智.  同济大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]光滑粒子动力学方法的发展与应用[J]. 刘谋斌,宗智,常建忠.  力学进展. 2011(02)
[6]光滑粒子动力学方法中粒子分布与数值稳定性分析[J]. 刘谋斌,常建忠.  物理学报. 2010(06)
[7]基于压力流场的DNA动态特性分析[J]. 左春柽,冀封,曹倩倩,李春芳.  机械工程学报. 2008(09)
[8]双重网格的Lattice Boltzmann方法[J]. 王兴勇,索丽生,程永光,刘德有.  河海大学学报(自然科学版). 2003(01)



本文编号：3585614