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Simulación de Lattice-Boltzmann y Validación Experimental de una Junta en T Microfluídica para la Generación de Flujo de Burbujas

Autores: Schulz, Volker Paul; Abbaspour, Nima; Baumeister, Tobias; Röder, Thorsten

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Simulación de Lattice-Boltzmann y Validación Experimental de una Junta en T Microfluídica para la Generación de Flujo de Burbujas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Química

Palabras clave

Interacción
Fluidos
Método de Lattice Boltzmann
Patrones de flujo
Gotas
Canales microfluídicos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Investigamos la interacción de dos fluidos inmiscibles en una geometría de dispositivo frontal, donde ambos fluidos fluyen en direcciones opuestas. Las simulaciones se basan en el método de Boltzmann en dos dimensiones (2D) utilizando el modelo de Rothman y Keller (RK). Validamos el código LBM con varios puntos de referencia, como la prueba de burbujas, el ángulo de contacto estático y el flujo estratificado. Por primera vez, simulamos un dispositivo frontal forzando la periodicidad y una fuerza de volumen para inducir el flujo. Desde tasas de flujo bajas hasta altas, se observan tres patrones de flujo principales en el dispositivo frontal, que son goteo-apretado, chorro-cizallamiento y enhebrado. En el régimen de apretado, el flujo es constante y las gotas son iguales. El flujo de chorro-cizallamiento no es tan estable como el goteo-apretado. Además, la formación de gotas se desplaza río abajo hacia el canal principal. La última forma de flujo es el enhebrado, en el que los fluidos inmiscibles fluyen paralelos río abajo hacia la salida. A diferencia de otros estudios, seleccionamos canales microfluídicos más grandes con un ancho de canal de 1 mm para lograr flujos volumétricos relativamente altos, como se utiliza en reactores de síntesis química. En consecuencia, el número capilar de los regímenes de flujo es menor que 10. En conclusión, la simulación se compara bien con los datos experimentales.

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