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Tesla 微阀结构优化

本例对一个 Tesla 微阀进行拓扑优化。该 Tesla 微阀通过摩擦力来抑制逆流,而不是通过常见的活动部件来控制。这种设计可以通过建模域内特定材料量的分布来优化。目标是得到向前/向后流经装置的最大压降比。

薄片混合器

本例演示 MEMS 混合器中利用分层薄片来混合流体。混合器中含多层薄片式流道,两种流体每隔一层进行混合。流道中的流体经压力驱动由后向前流动。

电动阀中的传递

本例描述一个微流道系统中的压力驱动流和电泳。样品和缓冲溶液在压力驱动下发生聚集,使样品在聚集流道中的分布受限制。当达到稳定状态后,关闭压力驱动流,施加一个电场,使分离出的样品离子流入注射流道。

优化流经弯曲微流道的电渗流的带分散

在电渗驱动的弯曲流道中流动的试样带,由于流道中的流速梯度产生带分散。这种速度梯度是由弯曲流道中壁上施加的电场差异造成的。本例显示如何优化这种流道中的速度,尽可能避免式样带分散。

分离重组混合器基准模型

本案例模拟了分离和重组混合器中的流体流动,在通道中引入示踪流体并通过多个层流进行混合。使用极低的扩散系数从模型中移除扩散影响,以研究层流界面中的数值扩散。 将结果与 Glatzel 等人(参考文献 1)的实验结果进行了比较,两者在层流图案和混合器总压降方面非常一致。 Glatzel et al., Computational fluid dynamics (CFD) software tools for microfluidic applications - A case study Computers & Fluids, vol. 37, pp 218-235 (2008)

旋转流道

对通道和其他特征进行设计,可使用科里奥利力或离心力来操控流动,这样可以在旋转盘上实现 Lab-on-a-Chip。通过改变旋转盘的角速度来控制这些力,因此使用角速度的可控序列对平台进行程控。在微通道中,离心力产生指向径向的抛物线流动剖面。这类似于泊肃叶流或压力驱动流。速度相关的科里奥利力在切向方向产生不均匀的横向力,在通道中心,该力的值最大。该力引起的压力分布与标准 Poiseuille 流中的不同,本模型对此作了评估。

滑移流基准模型

这是一个“滑移流”接口的基准模型,以解析计算和数值计算为基础。大气压下的空气流经一个连接两个不同温度容器的导电微通道。沿通道壁的热蠕变导致两个容器间形成流动,产生压力梯度。在稳态状态下,通过通道的净流量为零,但容器较热侧与较冷侧之间存在压力梯度,并且会发生循环流动。

粘性悬链线

悬链线是两端受支撑并在自重作用下悬挂的理想化链条或缆绳对应的几何线条。粘性悬链线问题描述两端受支撑的高粘性流体柱在重力作用下的运动。近十年来,这一问题已引起学术界在理论和实验方面的重大关注,并已在一维模式下推导出该问题的解。这个看起来简单的问题存在丰富的现象,这对于长丝纺丝和玻璃制造等一系列工业应用来说非常重要。模型是使用“层流两相流,动网格”接口和瞬态研究的示例。

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