实验与数值研究微腔填充 regimes用于Lab-on-a-Chip应用

微腔的高效无气泡填充对于Lab-on-a-Chip应用至关重要。然而，由于受表面张力主导的局部流动效应，预测微腔在不同情境下是否会被填充仍然困难。本文提出了对微腔填充过程的深入研究，通过实验方法和3D数值仿真阐释了填充过程的机制。对微腔阵列中流体界面运动进行光学观察，考虑不同流体、毛细数和腔深度，揭示了不同填充状态的图景图。此外，关注微小尺度效应（如黏滞现象），分析了界面在腔体上的瞬态界面推进。除了图像系列的可视化分析外，还通过自动化评估工作流程推导出动态接触角和界面推进的定量数据。除了实验外，采用3D体积型-流体（Volume-of-Fluid）仿真进一步探讨了界面形状。结果表明，仿真不仅能在大多数情况下预测填充状态，还能预测界面瞬态运动和形状。与本工作相关的数据和代码已公开于Bosch Research GitHub及TUDatalib数据存储库。