格子玻尔兹曼方法模拟弯流道中粒子的惯性迁移行为

• 作者: 倪中华 孙东科 陈科 项楠
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 格子玻尔兹曼方法 流固耦合 惯性迁移 弯流道
• 年，卷（期）: 2013,（2）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 391-399
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.024703

摘要

本文发展了一个能够模拟微流场环境下粒子惯性迁移行为的三维耦合模型.该模型采用基于动理论的格子玻尔兹曼方法(LBM)描述流体流动,采用牛顿动力学模型描述粒子的平动和转动,采用基于LBM反弹格式的运动边界法实现流体与粒子模型的耦合.模拟了重力作用下粒子的沉降过程和Couette流条件下粒子的转动过程,通过将模拟结果与文献中的基准解进行对比定量验证了模型的可靠性.模拟了不同大小的球形粒子在环形流道中的迁移,成功复现了经典的流道截面二次流形成过程,分析了粒径大小对粒子在流道中平衡位置的影响机理.结果表明,粒子在弯流道中的平衡位置与粒径大小密切相关,小半径粒子的平衡位置靠近流道外侧而大半径粒子则靠近流道内侧.通过实验对模拟结果进行了定性验证.本模型为深入研究微流场环境下粒子的运动特性以及开发微流控粒子分选器件提供了参考依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	倪中华	东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室	147	1524	22.0	30.0
2	孙东科	东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室	12	112	7.0	10.0
3	项楠	东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室	8	20	3.0	4.0
4	陈科	东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室	2	14	2.0	2.0