球体通过几何收缩的运动轨迹分析
流体动力学
2013-06-20 v3
摘要
我们数值研究了流体和颗粒惯性对悬浮球形颗粒通过几何收缩运动的影响，以理解类似的微流控设置，如夹流分馏装置。颗粒在静止流体中由恒力驱动，收缩（夹紧间隙）对应于平面壁与另一个相同尺寸的固定球体（障碍物）之间的空间。结果表明，由于惯性和/或几何收缩的存在，颗粒与障碍物之间的间距更小。然后我们将最小表面-表面间距与短程排斥性非流体动力学相互作用（如表面粗糙度导致的固-固接触、双电层排斥等）对颗粒轨迹的影响联系起来。特别地，使用简单的硬核排斥势模型来模拟这种相互作用，我们推断，随着惯性增加和/或收缩孔径减小，颗粒在通过夹紧间隙时会经历更大的横向位移。因此，基于密度差异分离颗粒在原则上是可能的，这得益于与密度相关的惯性差异。我们还讨论了显著惯性的情况，其中小收缩的存在可能通过减小惯性效应而阻碍分离。
引用
@article{arxiv.1304.6706,
title = {Analysis of the trajectory of a sphere moving through a geometric constriction},
author = {Sumedh R. Risbud and Mingxiang Luo and Joelle Frechette and German Drazer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.6706},
year = {2013}
}