陕西省教育厅科研计划项目(11JK0530)
- 作品数：6 被引量：13H指数：2
- 相关作者：崔海航张鸿雁郑旭武美玲李战华更多>>
- 相关机构：西安建筑科技大学中国科学院力学研究所更多>>
- 发文基金：国家教育部博士点基金国家自然科学基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：理学化学工程更多>>
- W/O液滴绕流微柱阵列的数值模拟研究被引量：5
- 2015年
- 基于COMSOL Multiphysics 4.1层流两相流模型,通过数值模拟研究了连续相流速一定的情况下大接触角(?=160°)的油包水(W/O)液滴绕流微柱阵列的二维运动。通过相场方法考虑表面张力的影响,实现对油-水界面的追踪,获得了W/O液滴的运动状态,重点考查了液滴尺寸对运动特性的影响。模拟结果表明,初始尺寸不同的液滴变形后,长度上存在差异,但厚度基本一致,尺寸介于100?m^150?m液滴的运动速度与液滴尺寸无关。进一步研究了利用尖楔对液滴进行分割的过程,发现液滴脱离末端微柱时,其垂向位置高度与液滴尺寸密切相关,呈先线性增加后趋于定值的特点,利用这一预定位功能及尖楔结构可以获得尺寸可控的均匀子液滴。数值方法与已有实验结果基本一致,且可以很好地表现W/O液滴与微柱的相互作用,揭示液滴的流动细节和运动规律,为设计更为复杂的液滴微流控芯片提供了支撑。
- 崔海航冯换春许琳张鸿雁
- 关键词：液滴微流控数值模拟
- Janus颗粒有效扩散系数的实验研究被引量：6
- 2014年
- 该文以微米级Pt-SiO2型Janus颗粒催化分解H2O2体系为研究对象,用MicroPTV技术观测Janus微颗粒在纯水及不同浓度(2.5%、5%和10%)H2O2溶液中的自驱动运动。实验结果表明:与经典布朗运动给出的定常扩散系数不同,Janus颗粒的有效扩散系数Deff与统计时间间隔有关:在短时间间隔内Deff线性增加,随后随时间间隔增长Deff趋于一稳定值,该值可达纯水中同粒径颗粒扩散系数的10–100倍。Deff由线性增加转变为稳定的特征时间τR随粒径增大而增大,与H2O2溶液浓度的关系不明显。进一步考察颗粒均方位移△L2、位矢转角γ的统计变化规律,清楚看出Janus颗粒的推进扩散到类布朗运动形式的转变。通过位矢转角γ的概率分布图可以定量确定τR。
- 武美玲郑旭崔海航李战华
- 关键词：有效扩散系数
- 自驱动Janus微球分数布朗运动的颗粒动力学模拟被引量：1
- 2014年
- 该文通过分析Janus微球的运动过程,建立了包括随机布朗力、布朗力矩、自驱动力及Stokes阻力在内的颗粒动力学模型,通过数值模拟手段研究了不同粒径和不同自驱动速度下Janus微球的分数布朗运动,获得了不同的运动模式、均方位移及Hurst指数。模拟结果表明,Janus微球的均方位移随时间非线性增加,在不同观察时间下Janus微球可呈现出布朗运动、自驱动及类布朗运动的特征,Hurst指数亦产生相应变化。数值模拟结果与实验结果很好地符合,反映出Janus微球的分数布朗运动特性,说明所建颗粒力学模型的合理性,为今后Janus微球的操控与具体应用奠定了基础。
- 胡静张鸿雁郑旭崔海航
- 关键词：数值模拟分数布朗运动
- 脉冲型介电电泳颗粒特异性分离的数值仿真研究
- 2013年
- 通过数值仿真研究了直径分别为3μm、5μm、10μm的聚苯乙烯微球在脉冲型介电电泳作用下的动态分离过程,结果表明:通过合理地调整流速、脉冲周期、电压幅值可以实现对颗粒混合物的特异性分离;在背景流速为30μm/s时,得到了在单步内提取中等粒径(直径5μm)颗粒的参数区间(电势6～7.5V,脉冲周期1.5～2.6s)。同时,进一步研究了其它条件不变时,占空比和电极非对称率对提取中等粒径颗粒的影响,结果表明:随着周期的增加,提取颗粒所需的占空比相应地增加;而随着电极非对称率的增加,DEP力的强度逐渐增加,提取颗粒所需的周期也相应增加。仿真结果与实验及已有分析解符合较好,为器件的系统设计和优化器件提供了依据。
- 刘顺东张鸿雁沈萍崔海航
- 关键词：微流控数值模拟
- 自驱动Janus微球的分数Brownian运动研究被引量：2
- 2014年
- Janus微球是形状规则但表面构成不同的特殊颗粒.在PIV实验平台上,以Pt-SiO2型Janus颗粒(Φ=1μm,Φ=2μm)为研究对象,获取了通过非对称催化分解H2O2产生自驱动情况下颗粒的不规则运动轨迹,通过统计得出不同观测时间下Janus颗粒在不同浓度H2O2溶液(0%,2.5%,5%,10%和15%)中的Hurst指数,实验清晰地表明了颗粒轨迹所具有的无规则运动与定向运动的叠加以及反常扩散特征.随后将这一复杂运动分解为随机的Brownian(布朗)运动、自驱动及随机转动的共同作用,并得出了不同因素所主导的特征时间尺度,合理地解释了所观察到的现象.
- 李斐张鸿雁武美玲郑旭崔海航
- 关键词：BROWNIAN运动HURST指数分形
- 基于移动网格的超滤膜污染物截留过程的动态数值模拟被引量：1
- 2015年
- 区别于现有的分析解及计算流体力学(CFD)模拟手段,针对超滤膜组件的膜污染问题,建立基于移动网格的CFD研究手段,在物理模型中耦合自由流动、多孔介质流动及稀物质传递过程,并将污染物的法向截留积累量及切向剪切洗脱量与污染物界面处的网格速度相关联,随后通过中空纤维膜组件的实验,确定这一关联表达式中的匹配参数,实现对截留污染物在膜面累积过程的动态模拟.在所建立的动态模型基础上,进一步研究不同膜面形式(平板膜及波状膜)对过滤过程的影响.研究表明,平板膜的剪切力分布较均匀,一段时间后膜通量显著下降;而波状膜特殊的形状使其波峰、波谷处剪切力分布不均匀,从而具有更好的抗污染性能,能够长时间保持一定的过滤通量.该动态模型的建立为深入地研究污染物的截留过程、开展膜组件的优化设计提供了有效手段.
- 崔海航胡晓晶刘珺芳
- 关键词：超滤膜污染数值模拟移动网格
