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微通道中液滴内部速度场的LBM模拟
  • ISSN号:2095-2783
  • 期刊名称:《中国科技论文》
  • 时间:0
  • 分类:TQ021.1[化学工程]
  • 作者机构:[1]清华大学化学工程系北京市绿色反应工程与工艺重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(20776074); 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20090002110069)
中文摘要:

针对复杂的多相流动体系,构建了一套用于计算多相微流体的格子波尔兹曼模型方程,成功地对方形通道中的液滴流动进行了三维模拟,并对直通道和弯曲通道中不同的流动、混合机制进行了讨论。结果表明:在直通道中,混沌对流仅轴对称地发生在液滴中心轴的两侧,2个半区之间的混合仍通过分子扩散进行。在弯曲通道中,由于通道的几何转向,液滴流经通道时内部的流体会得以重新分布,内环流使得液滴内流体更为有效地进行混合。这种弯曲通道中的液滴内部的环流现象,可以强化微流体系统中的混合行为与反应行为。通过模拟的方法,揭示了微通道中液滴内部的流动机制,为微流动装置的设计和优化提供了理论基础。

英文摘要:

Numerical simulation of the multiphase flows in square-shaped micro-channels based on Lattice Boltzmann method (LBM) has been carried out. Special attention was paid to velocity fields inside the droplets moving in a straight and a winding micro-channel. The three-dimensional hydrodynamics of the liquid-liquid flow were obtained with detailed information inside micro-droplets. In the straight channel,the mixing inside the droplet occurred by convection through two symmetric vortices and mainly by diffusion between the two semi-spheres of the droplet. Whereas in the winding channel,the fluid inside the droplet was re-oriented due to the winding direction of droplet movement,which resulted in more effective mixing by recirculations. This work successfully revealed the flow mechanism inside the droplets in droplet-based microfluidics and is very helpful for the micro-device design and optimization.

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期刊信息
  • 《中国科技论文》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:教育部科技发展中心
  • 主编:李志民
  • 地址:北京市海淀区中关村大街35号教育部科技发展中心
  • 邮编:100080
  • 邮箱:tougao@cutech.edu.cn
  • 电话:010-62514339
  • 国际标准刊号:ISSN:2095-2783
  • 国内统一刊号:ISSN:10-1033/N
  • 邮发代号:2-366
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,美国乌利希期刊指南,美国剑桥科学文摘,中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:1297