Nghiên cứu về sự biến dạng của giọt nhỏ trong kênh thu lại

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Hoàng Văn Thạnh
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
    Lê Văn Dương
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
    Trương Lê Bích Trâm
    Đại học Đà Nẵng

Từ khóa:

Động lực học giọt
vi kênh thu lại
hệ thống vi lỏng giọt
phân tích số
hệ số mao dẫn

Tóm tắt

Các hệ thống vi chất lỏng dựa trên động lực học
chất lỏng hai pha đã được áp dụng rộng rãi từ máy móc công nghiệp đến các ứng dụng hàng không vũ trụ và ô tô. Các hệ thống này được thiết kế để xử lý một lượng nhỏ chất lỏng, thường ở mức microlit hoặc thậm chí nanolit. Hệ thống vi chất lỏng dựa trên giọt nhỏ cũng được sử dụng để phân tích mẫu hoặc tổng hợp vật liệu. Hiệu quả của thao tác tương tác giữa hai pha chất lỏng bị ảnh hưởng đáng kể bởi động lực biến dạng của giọt nước. Nghiên cứu này nhằm mục đích mô tả biến dạng giọt cho các tham số như hệ số mao dẫn, hệ số tỷ lệ độ nhớt giữa hai pha và góc vào kênh trong một vi kênh thu lại. Kết quả cho thấy, biến dạng giọt bị ảnh hưởng đáng kể bởi những tham số nêu trên.

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, 2015.
    [2] Yan, D. Guo, J. Luo, and S. Wen, “Numerical simulation of droplet dynamic behaviors in a convergent microchannel”, BioChip J., vol. 7, no. 4, 2013, pp. 325–334.
    [3] N. Baroud, F. Gallaire, and R. Dangla, “Dynamics of microfluidic droplets”, Lab. Chip, vol. 10, no. 16, 2010, pp. 2032–2045.
    [4] Seemann, M. Brinkmann, T. Pfohl, and S. Herminghaus, “Droplet based microfluidics”, Rep. Prog. Phys., vol. 75, no. 1, 2012,
    p. 016601.
    [5] L. Anna, N. Bontoux, and H. A. Stone, “Formation of dispersions using ‘flow focusing’ in microchannels”, Appl. Phys. Lett., vol. 82, no. 3, 2003, pp. 364–366.
    [6] Fu, Y. Wu, Y. Ma, and H. Z. Li, “Droplet formation and breakup dynamics in microfluidic flow-focusing devices: From dripping to jetting”, Chem. Eng. Sci., vol. 84, 2012, pp. 207–217.
    [7] Fu and Y. Ma, “Bubble formation and breakup dynamics in microfluidic devices: A review”, Chem. Eng. Sci., vol. 135, 2015, pp. 343–372.
    [8] C. Randall, K. M. Schultz, and P. S. Doyle, “Methods to electrophoretically stretch DNA: microcontractions, gels, and hybrid gel-microcontraction devices”, Lab. Chip, vol. 6, no. 4, 2006, pp. 516–525.
    [9] J. Pipe and G. H. McKinley, “Microfluidic rheometry”, Mech. Res. Commun., vol. 36, no. 1, 2009, pp. 110–120.
    [10] 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”, J. Non-Newton. Fluid Mech., vol. 155, no. 1, 2008, pp. 80–93.
    [11] 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”, Chem. Eng. Sci., vol. 64, no. 22, 2009b,
    pp. 4515–4524.
    [12] -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-Aust. Rheol. J., vol. 21, no. 1, 2009a, pp. 59–69.
    [13] N. Christafakis and S. Tsangaris, “Two-Phase Flows of Droplets in Contractions and Double Bends”, Eng. Appl. Comput. Fluid Mech., vol. 2, no. 3, 2008, pp. 299–308.
    [14] J. E. Harvie, M. R. Davidson, J. J. Cooper-White, and M. Rudman, “A parametric study of droplet deformation through a microfluidic contraction”, ANZIAM J., vol. 46, 2005, pp. C150–C166.
    [15] 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”, Chem. Eng. Sci., vol. 61, no. 15, 2006, pp. 5149–5158.
    [16] 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”, Int. J. Multiph. Flow, vol. 33, no. 5, 2007, pp. 545–556.
    [17] 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. Chip, vol. 14, no. 14, 2014, pp. 2576–2584.
    [18] Zhang, Xiaolin Chen, and Jie Xu, “Entry effects of droplet in a micro confinement: Implications for deformation-based circulating tumor cell microfiltration”, Biomicrofluidics, vol. 9, no. 2, 2015, p. 024108.
    [19] Zhang, J. Xu, and C. Drapaca, “Particle squeezing in narrow confinements”, Microfluid. Nanofluidics, vol. 22, no. 10, 2018, p. 120.
    [20] Imani et al., “Three-dimensional simulation of droplet dynamics in a fractionally-wet constricted channel”, Adv. Water Resour., vol. 170, 2022, p. 104341.
    [21] A. Patlazhan, I. V. Kravchenko, M. A. Poldushov, Yu. P. Miroshnikov, and V. G. Kulichikhin, “Deformation Behavior of Droplets When Flowing in a Channel with an Abrupt Contraction”, Colloid J., vol. 84, no. 2, 2022, pp. 183–188.
    [22] R. Kennedy, C. Pozrikidis, and R. Skalak, “Motion and deformation of liquid drops, and the rheology of dilute emulsions in simple shear flow”, Comput. Fluids, vol. 23, no. 2, 1994, pp. 251–278.
    [23] Stefano Guido and Marco Villone, “Three-dimensional shape of a drop under simple shear flow”, Rheol., vol. 42, no. 2, 1998, pp. 395–415.
    [24] Ioannou, H. Liu, and Y. H. Zhang, “Droplet dynamics in confinement”, J. Comput. Sci., vol. 17, 2016, pp. 463–474.
    [25] -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”, Chem. Eng. Sci., vol. 69, no. 1, 2012, pp. 340–351.
    [26] T. Hoang, J. Lim, C. Byon, and J. M. Park, “Three-dimensional simulation of droplet dynamics in planar contraction microchannel”, Chem. Eng. Sci., vol. 176, 2018, pp. 59–65.
    [27] Sivasamy, T.-N. Wong, N.-T. Nguyen, and L. T.-H. Kao, “An investigation on the mechanism of droplet formation in a microfluidic T-junction”, Microfluid. Nanofluidics, vol. 11, no. 1, 2011, pp. 1–10.
    [28] Yan, D. Guo, and S. Z. Wen, “Numerical simulation of junction point pressure during droplet formation in a microfluidic T-junction”, Chem. Eng. Sci., vol. 84, 2012, pp. 591–601.
    [29] Dang, J. Yue, and G. Chen, “Numerical simulation of Taylor bubble formation in a microchannel with a converging shape mixing junction”, Chem. Eng. J., vol. 262, 2015, pp. 616–627.
    [30] V. T. Hoang, J. M. Park, “A Taylor analogy model for droplet dynamics in planar extensional flow”, Chem. Eng. Sci., vol. 204, 2019, pp. 27–34.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Apr 30, 2023
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Van Thanh Hoang, Van Duong Le, và Bich-Tram Truong-Le. “Nghiên cứu về sự biến dạng của giọt nhỏ Trong Kênh Thu lại”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 4, Tháng Tư 2023, tr 96-99, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8250.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##