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温差驱动微通道内液滴迁移特性数值模拟研究
温差驱动微通道内液滴迁移特性数值模拟研究
摘要：液滴在微通道内的迁移行为是微流控领域的重要研究内容之一。本文以温差驱动为研究主题，利用数值模拟方法研究了微通道内液滴的迁移特性。通过建立适用于液滴迁移的Navier-Stokes方程和热传导方程的数值模型，模拟了液滴在温度梯度下的迁移行为。通过改变温度差的大小和方向，研究了温差对液滴迁移速度和轨迹的影响。研究结果表明，温差的大小和方向对液滴迁移速度和轨迹具有显著影响，液滴在液-气界面上方形成的凸起在温差作用下会向较高温度方向迁移。
关键词：液滴迁移，温差驱动，数值模拟，微通道，迁移速度，轨迹
1.引言
微流控技术近年来得到了广泛的关注和研究，液滴作为微流控中的重要组成部分，对于传感器、药物传输和微反应器等应用具有重要作用。液滴在微通道内的迁移行为是液滴控制和操作的关键环节，因此对液滴迁移特性的研究具有重要意义。
2.研究方法
本研究采用了数值模拟方法研究了温差驱动下微通道内液滴的迁移特性。首先建立了适用于液滴迁移的Navier-Stokes方程和热传导方程的数值模型。使用COMSOLMultiphysics软件进行数值模拟，通过设置边界条件和初始条件，模拟了液滴在温度梯度下的迁移行为。
3.结果与讨论
通过数值模拟，观察了液滴在不同温度差下的迁移速度和轨迹。研究结果显示，液滴的迁移速度与温度差的大小成正相关关系，即温度差越大，液滴迁移速度越快。同时，液滴的迁移轨迹也受到温度差方向的影响，液滴在液-气界面上方形成的凸起在温差作用下会向较高温度方向迁移。
进一步分析发现，液滴的尺寸和表面特性也会对其迁移行为产生影响。较大尺寸的液滴由于体积较大，在温差驱动下迁移速度较快。而具有较高表面能的液滴容易在温度梯度作用下发生形变，导致迁移速度减缓。
4.结论
本文通过数值模拟方法研究了温差驱动下微通道内液滴的迁移特性。研究结果表明，温差的大小和方向对液滴迁移速度和轨迹具有显著影响。液滴迁移速度与温度差的大小成正相关关系，液滴在液-气界面上方形成的凸起在温差作用下会向较高温度方向迁移。此研究为液滴迁移特性的控制和调控提供了理论依据和技术支持。
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