利用分岔在螺旋惯性微流控中分离颗粒
流体动力学
2023-01-25 v1
摘要
悬浮在流体中流经封闭管道的颗粒，由于受扰动流体的惯性产生的流体动力，可聚焦于管道横截面内特定的稳定位置。这种颗粒聚焦在生物医学和工业技术中被用于按尺寸分离颗粒。在弯曲管道中，颗粒聚焦是作用于颗粒的两种主导力平衡的结果：(i) 由流体微小惯性引起的惯性升力，以及 (ii) 由作用于流体的离心力诱导的横截面涡旋引起的曳力。随着弯曲管道弯曲半径的变化，颗粒平衡点会发生分岔。通过使用Harding、Stokes和Bertozzi [1]的数学模型，我们通过数值模拟说明，可以在螺旋管道中利用这些分岔，通过使较小颗粒暂时聚焦于鞍点附近，来实现不同尺寸颗粒之间的大幅分离。我们通过使用方形横截面的螺旋管道分离尺寸相近的颗粒以及尺寸差异大的颗粒来证明这一点。利用分岔来操控颗粒聚焦的形式体系可更广泛地应用于惯性微流控中的不同几何形状，这可能为颗粒分离技术开辟新途径。
引用
@article{arxiv.2210.15197,
title = {Utilizing bifurcations to separate particles in spiral inertial microfluidics},
author = {Rahil Valani and Brendan Harding and Yvonne Stokes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15197},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 4 figures