Особенности моделирования микрофлюидных процессов. Учет поверхностных сил
Автор: Евстрапов А.А., Курочкин В.Е., Шарфарец Борис Пинкусович
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Математические методы и моделирование в приборостроении
Статья в выпуске: 4 т.26, 2016 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются особенности учета сил поверхностного натяжения в микрофлюидике. Выписываются с учетом поверхностного давления краевые условия на границах раздела фаз между несмешивающимися жидкостями; жидкостями и твердыми телами. Рассматривается также эффект переноса вещества вдоль границы раздела двух сред, возникающий вследствие наличия градиента поверхностного натяжения (эффект Марангони), учитывается влияние температуры на силы поверхностного натяжения. Предлагается алгоритм, позволяющий оценивать коэффициент поверхностного натяжения на границе твердое тело-жидкость с учетом изменения температуры. Рассмотрен вопрос о капиллярной неустойчивости Рэлея-Плато. Подчеркивается важность этих аспектов при создании реальных микрофлюидных моделей с помощью вычислительных пакетов, а также физических моделей в интересах научного приборостроения.
Микрофлюидика, поверхностные силы, поверхностное давление, эффект марангони, капиллярная неустойчивость рэлея-плато
Короткий адрес: https://sciup.org/14265044
IDR: 14265044
Список литературы Особенности моделирования микрофлюидных процессов. Учет поверхностных сил
- Bruus H. Theoretical Microfluidics. Oxford University Press. 2008. 346 p.
- Шарфарец Б.П. Обзор теории явлений переноса и поверхностных явлений применительно к решению некоторых задач научного приборостроения//Научное приборостроение. 2015. Т. 25, № 3. С. 45-64. URL: http://213.170.69.26/mag/2015/full3/Art6.pdf.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
- Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИФМЛ, 1959. 700 с.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 2. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Наука, 1975. 565 с.
- Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. М.: Наука. 1970. 511 с.
- Adamson A.W., Gast A.P. Physical chemistry of surfaces. 6th edition. N.Y.: John Wiley & Sons, Inc., 1997. 808 p.
- Правило Этвеша. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/E%C3%B6tv%C3%B6s_rule.
- Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. М.: ОГИЗ, 1947. 552 с.
- Путилин К.А. Курс физики. Т. 1. Механика. Акустика. Молекулярная физика. Термодинамика. М.: ГИФМЛ, 1963. 560 с.
- Физическая энциклопедия. Т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. 760 с.
- Plateau J. Experimental and theoretical statics of liquids subject to molecular forces only. Vol. I. Paris-London, 1873. 427 p.
- Rayleigh, Lord. On the instability of jets//Proceedings of the London mathematical Society. 1878. Vol. 10. P. 4-13.
- Шарру Ф. Неустойчивость в гидродинамике. М.-Ижевск. 2015. 472 с.
- Breslouer O. Rayleigh-Plateau Instability: Falling Jet. Analysis and Applications. MAE 559, 1/08/10, Final Project Report. 22 p. URL: http://www.princeton.edu/~stonelab/Teaching/Oren%20Breslouer%20559%20Final%20Report.pdf.
- Устойчивость двумерного течения. URL: http://www.pvsm.ru/fizika/33186.
- Уравнение Орра-Зоммерфельда. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Orr%E2%80%93_Sommerfeld_equation.
- Incropera F.P., DeWitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S. Principles of Heat and Mass Transfer. 7th Ed. Wiley & Sons, 2013. 1048 p.
- Papautsky I., Ameel T. A review of laminar single-phase flow in microchannels//Proc. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Nov. 11-16, 2001, New York. 9 p.
- Лабораторный практикум по молекулярной физике. Изучение явления поверхностного натяжения. Задача № 204. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. 2011. 14 с.
- Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1973. 760 с.
