Abstract:
微凹槽结构扩展了微流控技术(Microfluidics)的研究领域。流动起始阶段(Start-up flow),圆形微凹槽内涡胞的形成及演化过程对其应用研究的初始条件有重要影响。利用显微粒子图像测速技术(Micro-PIV)和染料流场高速摄影技术,对圆形凹槽内涡胞演化的过程进行了流动可视化研究,得到了圆形微凹槽内涡胞瞬态演化发展的全过程,揭示了流动起始阶段涡胞形成及流体输运的机理。结果表明:雷诺数Re(0~266)和凹槽长径比(ec=1.1、1.3、1.7)决定了涡胞流场结构的演化特性;圆形微凹槽内的涡胞结构随时间的变化而不同,随着时间的推移,圆形凹槽(Re=177,ec=1.7)内呈现出三条不同甲基蓝溶液迹线,表明其流动形式经历了不同阶段;甲基蓝溶液迹线的分离和迁移是染料扩散、对流传输和微腔壁效应共同作用的结果。研究结果揭示了圆形凹槽中瞬态启动流动的新现象,可以为微凹槽粒子/细胞捕获、微血管瘤中物质交换、微血管生成、多孔介质石油开采等应用及器件设计提供理论指导。
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Year: 2022
Language: Chinese
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