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Microfluidics Modulex

电润湿透镜

两相流体界面与固体表面的接触角由接触点的受力平衡决定。电润湿中,通过在导电流体与固体表面之间施加电压,可以改变接触点的受力平衡。 在许多应用中,固体表面由沉积在导电层上的薄电介质组成,这通常称为电介质上的电润湿 (EWOD)。电润湿可以通过改变施加到导电液体上的电压来动态地改变接触角。在本案例中,两种不混溶液体之间的曲面可用作光学透镜。由电润湿效应引起的曲面曲率变化可以在大范围内改变透镜的焦距。模型基于 Philips FluidFocus 团队的研究工作。 本模型使用了“层流两相流,动网格”接口和瞬态研究。 扩展阅读

电渗微混合器

用于生化应用的微实验室通常需要快速混合不同的流体流。在微观尺度上,流动通常是高度有序的层流,不存在湍流,因此扩散是混合的主要机制。 小分子(即快速扩散物质)可在几秒钟内实现数十微米距离内的扩散混合,但是肽、蛋白质和高分子量核酸等较大分子在同等距离内的混合所需的平衡时间为几分钟到几小时。对于许多化学分析来说,这种延迟是不切实际的。这些问题促使人们加紧寻求可用于微流体系统的更有效的混合器。 此模型利用电渗来混合流体。系统应用瞬态电场,所得到的电渗干扰了原本高度有序的层流中的平行流线。 扩展阅读

Tesla 微阀优化

此模型对 Tesla 微阀进行拓扑优化。Tesla 微阀利用摩擦力而不是运动部件来抑制回流。可以通过在建模域内分配特定量的材料来优化设计,目标是最大程度地提高此装置前向流动和后向流动的压降比。 扩展阅读

薄板混合器

在宏观层面,系统通常使用机械执行器或三维湍流来混合流体,然而,在微观层面,这两种方法都不切实际,甚至根本不可能实现。此模型演示在 MEMS 混合器中使用层流来混合流体,分析了薄板混合器中流体流动的稳态条件以及溶解物质的对流和扩散。 扩展阅读

优化流经弯曲微通道的电渗流的带分散

此模型研究电渗流 (EOF) 中电中性物质带在弯曲微通道中的弥散,使用“优化模块”进行几何优化,将弯曲引起的弥散降至最低程度,核心理念是通过贝塞尔曲线对几何结构进行参数化表示,并在“优化”研究步骤中进一步将这些几何参数作为优化参数来处理。仿真结果与文献中报告的数值和实验数据非常吻合。 扩展阅读

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。 扩展阅读

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。 扩展阅读

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 ... 扩展阅读

Parameter Optimization of a Tesla Microvalve

The topology optimized Tesla microvalve is used as inspiration for a parametrized geometry. The optimization ... 扩展阅读

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。 扩展阅读