為探究一種生成單個液滴周期短、消耗連續(xù)相試劑量小、加工成本低的微流控芯片,利用FLUENT仿真軟件和VOF方法對正交試驗(yàn)中16種不同結(jié)構(gòu)尺寸的微流控芯片進(jìn)行數(shù)值模擬,最后,使用理想解法（TOPSIS）對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行綜合評價,得出16種結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣次序。評價結(jié)果表明,當(dāng)連續(xù)相通道尺寸為40μm、離散相通道尺寸為30μm、十字出口通道尺寸為25μm、通道深度為20μm時,可以得到尺寸結(jié)構(gòu)最優(yōu)的微流控芯片。該微流控芯片生成微滴直徑較小,生成頻率最高,單位時間內(nèi)消耗連續(xù)相試劑較少。 

【文章來源】：鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2020,41(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

流動聚焦型微通道幾何模型

筆者采用正六面體網(wǎng)格對模型進(jìn)行劃分。為消除劃分網(wǎng)格大小對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的影響，以截面尺寸為45μm×45μm的流動聚焦型微流控芯片為模型，取2、3、4、5、6.7μm 5組網(wǎng)格尺寸，對數(shù)值模擬中的網(wǎng)格進(jìn)行獨(dú)立性驗(yàn)證。參考Chen等[13]對液滴體積的計(jì)算公式，計(jì)算出各網(wǎng)格尺寸對應(yīng)的液滴直徑。當(dāng)vd=vc=0.01 m/s，液滴直徑隨網(wǎng)格尺寸的變化如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)網(wǎng)格尺寸在2～3μm時，液滴直徑幾乎不發(fā)生變化。為節(jié)省計(jì)算時間和便于劃分網(wǎng)格，采用2.5μm×2.5μm×2.5μm的正六面體網(wǎng)格對模型進(jìn)行劃分和計(jì)算。

為便于對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)離散相進(jìn)口寬度的不同，將16種仿真結(jié)果按試驗(yàn)序號依次均勻分成4行，流動聚焦型微流控芯片內(nèi)部兩相流的仿真結(jié)果見圖3。由圖3可知，1、6、11、16仿真組所生成的液滴直徑相對于同一行的其他仿真組所生成的液滴直徑較大，且生成液滴的頻率相對于其他仿真組較小。3、8、9、14仿真組所生成的液滴直徑相對于同一行中其他仿真組所生成的液滴直徑較小，且生成液滴的頻率相對于其他仿真組較大。這是因?yàn)殡S著微通道十字交叉出口寬度的減小，在十字交叉出口處流體壓力逐漸增大，使生成的微液滴直徑減小，生成頻率增加，這與劉趙淼等[5]的研究結(jié)果相符合。2.2 利用理想解法對仿真結(jié)果進(jìn)行分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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