جریان صوتی در یک سطح مقطع میکروکانال
Acoustic Streaming in a Microchannel Cross Section
پیشرفت‌های اخیر در ساخت سیستم‌های میکروسیالی نیاز به دست زدن به سلول‌های زنده و سایر ذرات میکرو و همچنین ترکیب دارد. به عنوان مثال، همۀ این موارد را می‌توان با استفاده از نیروهای تابش صوتی و کشش چسبناک از جریان سیال بدست آورد.
جریان: با توجه به بخش‌های غیرخطی در معادلات نویر-استوکس، آشفتگی هارمونیک جریان منجر به یک جریان متوسط زمانی خالص به نام جریان صوتی خواهد شد. جریان صوتی اثر صوتی مرتبه دوم (غیرخطی) است. این اثر را می‌توان از دو طریق شبیه‌سازی کرد: یا با شبیه‌سازی مستقیم حل معادلات غیرخطی نویر-استوکس یا همانطور که در اینجا با تفکیک مقیاس‌های زمان نشان داده شده است.
نیروی تابش: با توجه به بخش‌های غیرخطی در معادلات حاکم، حرکت می‌تواند از یک میدان آکوستیک به ذرات منتقل شود. این منجر به یک نیروی خالص شده که روی ذرات عمل می‌کند – نیروی تابش آکوستیک.
مسیر ذرات موجود در دستگاه‌ها با تعادل بین نیروی کششی چسبناک (از جریان سیال) و نیروی تابش آکوستیک اداره می‌شود. این مدل چگونگی گنجاندن و مدلسازی هر دو را با استفاده از کامسول مالتی‌فیزیک نشان می‌دهد.
مدل ارائه شده در اینجا مبتنی بر این مقالات است:
- P. B. Muller, R. Barnkob, M. J. Herring Jensen, and H. Bruus, A numerical study of microparticle acoustophoresis driven by acoustic radiation forces and streaming-induced drag forces, Lab Chip, 12, 4617–۴۶۲۷ (۲۰۱۲).
- J. T. Karlsen and H. Bruus, “Forces acting on a small particle in an acoustical field in a thermoviscous fluid,” Phys. Rev. E 92, 043010 (2015).
جریان صوتی در یک سطح مقطع میکروکانال (فایل)