logo móvil
Contáctanos

Un método de Boltzmann enrejado promediado en profundidad e incompresible para el flujo de líquido en dispositivos microfluídicos con apertura variable

Autores: Laleian, Artin; Valocchi, Albert J.; Werth, Charles J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2015

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2015

Un método de Boltzmann enrejado promediado en profundidad e incompresible para el flujo de líquido en dispositivos microfluídicos con apertura variable


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Experimentos microfluídicos
Modelos a escala de poros 2D
Método de Boltzmann en retícula
Arrastre viscoso
Cálculos de permeabilidad
Simulaciones 3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los modelos de poros a escala de dos dimensiones (2D) han simulado con éxito experimentos microfluídicos de flujo de fase acuosa con reacciones controladas por mezcla en dispositivos con pequeñas aberturas. Un modelo 2D estándar no es generalmente apropiado cuando la presencia de precipitado mineral o biomasa crea geometrías de poros tridimensionales (3D) complejas e irregulares. Modificamos el método de Boltzmann de red de 2D (LBM) para incorporar la resistencia viscosa de las superficies superior e inferior del dispositivo microfluídico (micromodelo), típicamente excluida en un modelo 2D. La resistencia viscosa de estas superficies se puede aproximar escalando uniformemente un campo de velocidad 2D estacionario a bajo número de Reynolds. Demostramos una mayor precisión aproximando la resistencia viscosa con una fuerza de cuerpo derivada analíticamente que asume un perfil de velocidad parabólico local a lo largo de la profundidad del micromodelo. La precisión del campo de velocidad 2D generado y la permeabilidad de la simulación no se han evaluado en geometrías con apertura variable. Obtenemos permeabilidades con un error aproximado del 10% y líneas de corriente precisas con el método 2D propuesto en comparación con los resultados obtenidos de simulaciones 3D. Además, el método propuesto requiere un tiempo de ejecución de CPU aproximadamente 40 veces menor que un método 3D estándar, lo que representa un beneficio computacional significativo para cálculos de permeabilidad.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro