柔性微粒介电泳分离过程的多尺度模拟

• 作者: 刘伟阳 彭浩宇 蔡文莱 黄亚军 黄志刚
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 生物学
• 关键词: 介电泳分离 格子玻尔兹曼法 有限单元法 耦合仿真 柔性微粒
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 所属期刊栏目: 流体力学
• 页码范围: 405-414
• 页数: 10页
• 分类号: Q81
• 字数: 4271字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-18-297

摘要

介电泳分离是一种高效的微细颗粒分离技术,利用非均匀电场极化并操纵分离微流道中的颗粒.柔性微粒在介电泳分离过程中同时受多种物理场、多相流和微粒变形等复杂因素的影响,仅用单一的计算方法对其进行模拟存在一定的难度,本文采用有限单元-格子玻尔兹曼耦合计算的方法处理这一难题.介观尺度的格子玻尔兹曼方法将流体看成由大量微小粒子组成,在离散格子上求解玻尔兹曼输运方程,易于处理多相流及大变形问题,特别适合模拟柔性颗粒在介电泳分离过程中的变形情况.另一方面,介电泳分离过程的模拟需求解流体、电场和微粒运动方程,计算量相当庞大,通过有限单元法求解介电泳力,可提高计算效率.利用这种多尺度耦合计算方法,对一款现有的介电泳芯片分离过程进行了模拟.分析了微粒在电场作用下产生的介电泳力,揭示了介电泳力与电场变化率等因素之间的关系.对微粒运动轨迹及其变形的情况进行了研究,发现微粒的变形主要与流体剪切作用有关.这种多尺度耦合计算方法,为复杂微流体的计算提供了一种有效的解决方案.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄志刚	广东工业大学广州市非传统制造技术及装备重点实验室	35	182	7.0	12.0
2	蔡文莱	广东工业大学广州市非传统制造技术及装备重点实验室	4	1	1.0	1.0
3	黄亚军	广东工业大学广州市非传统制造技术及装备重点实验室	3	1	1.0	1.0
4	刘伟阳	广东工业大学广州市非传统制造技术及装备重点实验室	3	4	1.0	2.0
5	彭浩宇	广东工业大学广州市非传统制造技术及装备重点实验室	2	0	0.0	0.0