锥形微通道中大雷诺数液体层流的一维模型

在本文中，我们构建了一个描述锥形圆形与矩形通道中微流体层流的一维模型，假设通道内流动为充分发展流。该模型考虑了惯性与动压项。模型可用于广泛范围的流动：从纯毛细流动 regime（毛细力为通道内液体主要驱动力），到外压流动 regime（通道入口施加于液体的外压远大于通道内毛细压力，从而可忽略毛细力）。我们将模型应用于矩形 Y 形结，其基通道连接储液池，末端通道暴露于大气。我们表明，在非对称 Y 形结中，可能存在弯月面停滞时刻，此时仅半径较小的两通道之一被填充，而半径较大的另一通道停滞。弯月面停滞时间随外加压力增大而减小；当该压力足够大时，弯月面停滞消失。然而，若末端通道半径之比很大，弯月面停滞不会出现，因为较小半径通道中的流阻远大于较大半径通道，使得较宽通道中的初始流动无法被两通道表面张力压力差所阻止。在本文中，我们还研究了模型所假设的充分发展流近似的适用性。