确定性横向迁移中液固两相流的三维格子玻尔兹曼模拟

确定性横向迁移(DLD)在粒子分选领域中应用较为广泛,采用三维格子玻尔兹曼法,对DLD中的流场特性和粒子临界偏转半径进行了研究。对比了圆形和鹅蛋形DLD中的流场特性,计算了两者的粒子临界偏转半径。仿真发现了非圆微柱能增加有效工作区,改善粒子堵塞,与文献[20]中的结论相符,揭示了不同的微柱形状和边界对流场的均匀性的影响机理,对DLD装置的优化设计具有指导作用。

确定性横向迁移装置中细胞运动特性的分子动力学研究

确定性横向迁移(deterministic lateral displacement,DLD)是一种常用的微粒分离技术,依据粒子尺寸和微流道层流特征分离颗粒。传统的DLD理论一般只考虑刚性粒子,难以描述细胞等柔性颗粒的分离过程。结合分子动力学粗粒度模型和雷诺相似性原理,对DLD装置中柔性细胞的分离、变形和受力情况进行了研究。仿真结果发现,纳观尺度下的DLD细胞分离路线与宏观尺度的一般分离原理相符。而在微观尺度下,细胞分离过程中细胞的变形破坏主要出现在细胞与微柱接触处,而且该处所受应力最大。研究结果揭示了柔性颗粒通过DLD装置的运动细节。

确定性横向迁移装置中变形粒子运动特性的IB-LBM数值模拟

为考察粒子变形特性对粒子DLD运动轨迹的影响,该文结合柔性粒子弹簧模型和浸入边界-格子玻尔兹曼法(IB-LBM),对圆形粒子分离特性的影响进行了数值模拟研究。研究发现,粒子内外黏度比和粒子刚度等物理性状参数可以在一定程度上改变圆形粒子的临界尺寸以及运动模式,决定分离情况的主要因素依然是圆形粒子尺寸。通过考察粒子在分离运动过程中的长径变化和毛细数,研究发现对于圆形粒子,毛细数越小,粒子变形能力越差,粒子的有效尺寸越小,越容易走之字形运动模式。该结论可以加深对圆形粒子DLD分离机制的理解,同时为设计DLD分离装置提供了理论依据。