惯性微流控聚焦模式的高通量自动化预测

在非平凡聚焦模式下，通过视觉检查识别惯性微流体流中的聚焦点容易误判稳定位置和聚焦偏移。我们开发并部署了一种针对一般通道几何自动计算聚焦模式的方法，从而减少对经验/视觉程序以确认稳定位置存在的依赖。我们利用插值理论（用离散点表示连续力场）和稳定性理论来识别“吸引域”并定量确定稳定平衡点。我们的计算实验表明，准确预测平衡点所需的力图精细度高达常规使用的10-20倍，这凸显了准确表示截面力所需空间分辨率。这些聚焦模式在矩形通道和顶角为$90^\circ$的三角形通道的实验结果中得到验证。我们随后应用该方法预测并解释$90^\circ$等腰三角通道在$\frac{a}{H} = 0.4$（颗粒与通道尺寸比）下一系列雷诺数中的聚焦模式与偏移。我们观察到预测的聚焦模式与实验吻合良好。力图还揭示了某些局部稳定点的“云团”，有助于解释实验中观察到的分岔起始。当前算法对通道横截面及直/曲通道均适用，可为生成作为通道几何和$Re$函数的聚焦模式库铺平道路，以辅助设计用于定制颗粒流的新器件。