Nghiên cứu ảnh hưởng của hình học đầu vào và thông số dòng chảy đến biến dạng của vi chất lỏng trong hệ vi kênh thu nhỏ
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Lê Văn DươngTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà NẵngĐỗ Lê Hưng ToànTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà NẵngHoàng Văn ThạnhTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà NẵngTào Quang BảngTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
Từ khóa:
vi chất lỏng
động lực học vi chất lỏng
hệ kênh thu nhỏ
mô phỏng số
hệ số mao dẫn
Tóm tắt
Hệ vi kênh chất lỏng là một trong lĩnh vực mới của khoa học kỹ thuật, trong đó nghiên cứu về động lực học của vi chất lỏng đang được phát triển mạnh mẽ với những ứng dụng rộng rãi từ hàng không vũ trụ, ô tô và các thiết bị công nghiệp. Thiết kế hình học của hệ vi kênh chất lỏng đóng vai trò rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến sự chuyển động và kiểm soát biến dạng của vi chất lỏng. Nghiên cứu này nhằm mục đích xem xét động lực học của vi chất lỏng trong dòng chảy tầng bằng kỹ thuật mô phỏng 3 chiều trong 2 hệ vi kênh thu nhỏ có thiết kế góc đầu vào khác nhau, góc 90º và 15º. Bên cạnh đó, sự ảnh hưởng của thông số đặc trưng cho động lực học Ca đến sự biến dạng của vi chất lỏng trong hệ vi kênh cũng được tác giả thực hiện. Kết quả cho thấy, góc đầu vào của hệ vi kênh và hệ số Ca có ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính động lực học và biến dạng của vi chất lỏng.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Castillo-León and W. E. Svendsen, Lab-on-a-Chip Devices and Micro-Total Analysis Systems: A Practical Guide. Springer, 2014.
[2] Yan, D. Guo, J. Luo, and S. Wen, “Numerical simulation of droplet dynamic behaviors in a convergent microchannel”, BioChip Journal, 7(4), 2013, 325–334.
[3] N. Baroud, F. Gallaire, and R. Dangla, “Dynamics of microfluidic droplets”, Lab on a Chip, 10(16), 2010, 2032–2045.
[4] Seemann, M. Brinkmann, T. Pfohl, and S. Herminghaus, “Droplet based microfluidics”, Reports on Progress in Physics, 75(1), 2011, 016601.
[5] T. Hoang and J. M. Park, “A Taylor analogy model for droplet dynamics in planar extensional flow”, Chemical Engineering Science, 204, 2019, 27–34.
[6] Hoàng Văn Thạnh, Lê Văn Dương, Lưu Đức Bình, Trần Minh Sang, Đỗ Lê Hưng Toàn, Tào Quang Bảng, “Ảnh hưởng của các hệ số chuyển đổi đến biến dạng của vi chất lỏng trong hệ kênh micro”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, 20(5), 2022, 1–4.
[7] L. Anna, N. Bontoux, and H. A. Stone, “Formation of dispersions using ‘flow focusing’ in microchannels”, Applied Physics Letters, 82(3), 2003, 364–366.
[8] Fu, Y. Wu, Y. Ma, and H. Z. Li, “Droplet formation and breakup dynamics in microfluidic flow-focusing devices: From dripping to jetting”, Chemical Engineering Science, 84, 2012, 207–217.
[9] Fu and Y. Ma, “Bubble formation and breakup dynamics in microfluidic devices: A review”, Chemical Engineering Science, 135, 2015, 343–372.
[10] C. Randall, K. M. Schultz, and P. S. Doyle, “Methods to electrophoretically stretch DNA: microcontractions, gels, and hybrid gel-microcontraction devices”, Lab on a Chip, 6 (4), 2006, 516–525.
[11] J. Pipe and G. H. McKinley, “Microfluidic rheometry”, Mechanics Research Communications, 36(1), 2009, 110–120.
[12] E. Khayat, A. Luciani, and L. A. Utracki, “Boundary-element analysis of planar drop deformation in confined flow. Part 1. Newtonian fluids”, Engineering Analysis with Boundary Elements, 19(4), 1997, 279–289.
[13] E. Khayat, A. Luciani, L. A. Utracki, F. Godbille, and J. Picot, “Influence of shear and elongation on drop deformation in convergent–divergent flows”, International Journal of Multiphase Flow, 26(1), 2000, 17–44.
[14] Chung, M. A. Hulsen, J. M. Kim, K. H. Ahn, and S. J. Lee, “Numerical study on the effect of viscoelasticity on drop deformation in simple shear and 5:1:5 planar contraction/expansion microchannel”, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 155(1), 2008, 80–93.
[15] Chung, J. M. Kim, M. A. Hulsen, K. H. Ahn, and S. J. Lee, “Effect of viscoelasticity on drop dynamics in 5:1:5 contraction/expansion microchannel flow”, Chemical Engineering Science, 64(22), 2009, 4515–4524.
[16] -K. Chung, J.-M. Kim, K.-H. Ahn, and S.-J. Lee, “Numerical study on the effect of viscoelasticity on pressure drop and film thickness for a droplet flow in a confined microchannel”, Korea-Australia Rheology Journal, 21(1), 2009, 59–69.
[17] N. Christafakis and S. Tsangaris, “Two-Phase Flows of Droplets in Contractions and Double Bends”, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 2(3), 2008, 299–308.
[18] J. E. Harvie, M. R. Davidson, J. J. Cooper-White, and M. Rudman, “A parametric study of droplet deformation through a microfluidic contraction”, The ANZIAM Journal, 46, 2004, C150–C166.
[19] J. E. Harvie, M. R. Davidson, J. J. Cooper-White, and M. Rudman, “A parametric study of droplet deformation through a microfluidic contraction: Low viscosity Newtonian droplets”, Chemical Engineering Science, 61(15), 2006, 5149–5158.
[20] J. E. Harvie, M. R. Davidson, J. J. Cooper-White, and M. Rudman, “A parametric study of droplet deformation through a microfluidic contraction: Shear thinning liquids”, International Journal of Multiphase Flow, 33(5), 2007, 545–556.
[21] Zhang, J. Xu, B. Hong, and X. Chen, “The effects of 3D channel geometry on CTC passing pressure – towards deformability-based cancer cell separation”, Lab on a Chip, 14(14), 2014, 2576–2584.
[22] Liu and Y. Zhang, “Modelling thermocapillary migration of a microfluidic droplet on a solid surface”, Journal of Computational Physics, 280, 2015, 37–53.
[23] T. Hoang, J. Lim, C. Byon, and J. M. Park, “Three-dimensional simulation of droplet dynamics in planar contraction microchannel”, Chemical Engineering Science, 176, 2018, 59–65.
[24] -L. Ngo, T.-D. Dang, C. Byon, and S. W. Joo, “A numerical study on the dynamics of droplet formation in a microfluidic double T-junction”, Biomicrofluidics, 9(2), 2015, 024107.
[25] J. E. Harvie, J. J. Cooper-White, and M. R. Davidson, “Deformation of a viscoelastic droplet passing through a microfluidic contraction”, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 155(1), 2008, 67–79.
[26] Galusinski and P. Vigneaux, “On stability condition for bifluid flows with surface tension: Application to microfluidics”, Journal of Computational Physics, 227(12), 2008, 6140–6164.
[27] Ioannou, H. Liu, and Y. H. Zhang, “Droplet dynamics in confinement”, Journal of Computational Science, 17, 2016, 463–474.
[28] G. Marco Villone, “Three-dimensional shape of a drop under simple shear flow”, Journal of Rheology, 42(2), 1998, 395–415.
[29] R. Kennedy, C. Pozrikidis, and R. Skalak, “Motion and deformation of liquid drops, and the rheology of dilute emulsions in simple shear flow”, Computers & Fluids, 23(2), 1994, 251–278.
[30] U. Brackbill, D. B. Kothe, and C. Zemach, “A continuum method for modeling surface tension”, Journal of Computational Physics, 100(2), 1992, 335–354.
[31] -B. Li, F.-C. Li, J.-C. Yang, H. Kinoshita, M. Oishi, and
M. Oshima, “Study on the mechanism of droplet formation in
T-junction microchannel”, Chemical Engineering Science, 69(1), 2012, 340–351.
[32] S. Teck Neng Wong, Nam Trung Nguyen, Linus Tzu Hsiang Kao, “An investigation on the mechanism of droplet formation in a microfluidic T-junction”, Microfluidics and Nanofluidics, 11(1), 2011, 1–10.
[33] Dang, J. Yue, and G. Chen, “Numerical simulation of Taylor bubble formation in a microchannel with a converging shape mixing junction”, Chemical Engineering Journal, 262, 2015,616–627.
[34] P. Garstecki, M. J. Fuerstman, H. A. Stone, and G. M. Whitesides, “Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction—scaling and mechanism of break-up”, Lab on a Chip, 6(3), 2006, 437–446.
Xem thêm
Ẩn bớt
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Mar 31, 2023
Download
Cách trích dẫn
Lê Văn Dương, Đỗ Lê Hưng Toàn, Hoàng Văn Thạnh, và Tào Quang Bảng. “Nghiên cứu ảnh hưởng của hình học đầu vào Và thông số dòng chảy đến biến dạng của Vi chất lỏng Trong hệ Vi Kênh Thu nhỏ”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 3, Tháng Ba 2023, tr 6-10, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8248.
