Electrophoretical stretching of DNA in a hybrid microchannel

The electrophoretical stretching of DNA in a hybrid microchannel is analyzed in this paper. The channel comprises a large insulating cylinder and a hyperbolic contraction that can cause the DNA deformation. Brownian dynamics simulation is used to characterize the dynamical stretching process of a long T4 DNA in hybrid microchannels. The computational results show us the larger average extension of DNA in cylinder-hybridized microchannels than that in the single microcontractions due to the prestretched effect of cylinder on DNA. Moreover, the location and the radius of the insulating cylinder in hybrid microchannels have great effects on the stretching behavior of DNA.     

降膜微反应器中液体的分布特性

采用水平分布通道对降膜微反应器内的流体进行液体的分布,通过驱泡设计以保证分布通道内始终充满流体。实验研究了水平分布通道横截面积、进口方式及微通道数对流体分布的影响规律。结果表明,流体分布均匀度随分布通道横截面积增加而有所改善,随流量和降膜微通道数的增加而劣化;采用垂直进口方式时,流体分布均匀度有所提高。在实验范围内,流体分布的相对标准偏差小于10%,反映了所设计的分布通道可实现降膜微反应器内流体的均匀分布。     

Y型微通道反应器强化反萃取有机相中稀土铒的研究

本文采用微通道反萃取模型装置,以P507-煤油体系中铒离子为研究对象,系统考察了微通道反应器尺寸、盐酸浓度、进料流速和有机相中铒离子预负载量等因素对反萃取过程的影响。结果表明,当微通道直径为0.6mm,长度为200cm, 停留时间为8.48s时,有机相中稀土Er3+的反萃率可达88.41%;盐酸浓度为6mol/L时反萃取率最高。与传统萃取方式相比,微通道反萃取具有较高的反萃取效率,总传质系数为传统萃取方式的8-10倍。     

选择相溶解技术制备微/纳结构的研究进展

选择相溶解技术是一种简单、经济、有效的微/纳结构制备方法,尤其是在超长径比、超深宽比和单晶微/纳结构制备方面具有独特的优势。其原理是提取两相或多相合金中的微/纳结构,尺寸调控主要在预制合金形成的过程中进行。本文在明确区分选择相溶解技术和去合金化的基础上,首次详细综述了选择相溶解技术在纳米颗粒、微/纳丝、微/纳米孔和微/纳通道制备方面的研究进展,并结合本课题组研究工作完善了其工艺流程,拓宽了其应用范围,丰富了微/纳结构种类,为该技术在微/纳结构制备领域的广泛应用奠定了基础。     

粗糙表面微通道电渗流的数值模拟

电渗流（EOF）广泛应用于微流控芯片中的流体的传输与混合。针对带有粗糙表面的平行板微通道,建立了描述EOF的控制方程,基于有限元分析方法对具有不同粗糙度和EDL厚度的微通道内的EOF进行了数值模拟。结果表明,当EDL厚度接近0.3倍粗糙度大小时,粗糙度对EDL的影响较大,EOF受到粗糙度的阻力作用较为明显,而当EDL厚度相对粗糙度较大和较小时,EOF速度受到粗糙度的影响相对较小;粗糙表面微通道中部EOF速度与相对EDL厚度的关系呈“V”型曲线,EOF平均速度呈“L”型曲线。研究结论对于微通道表面的优化设计以及微流控芯片中流体的精确操控具有一定的参考意义。     

微流道粗糙壁面对流动阻力和控制的影响

研究了3种粗糙单元(三角形、矩形、三角形与矩形交错混合)壁面对微流道内流动和摩擦阻力的影响。利用二维模型模拟了量纲一泊肃叶数与粗糙单元的几何特性和分布的关系。结果发现:在模拟条件下,粗糙壁面摩擦阻力(泊肃叶数)总是大于光滑壁面的摩擦阻力;壁面粗糙单元的高度对摩擦阻力的影响较大,可有近乎指数型的增长,粗糙单元的长度和间隔的影响居中,而雷诺数的影响较小。说明壁面粗糙度可有效改变槽道内的流动状态,增大混合效率。     

Oil–water two‐phase flow in microchannels: Flow patterns and pressure drop measurements

This paper investigates oil–water two‐phase flows in microchannels of 793 and 667 µm hydraulic diameters made of quartz and glass, respectively. By injecting one fluid at a constant flow rate and the second at variable flow rate, different flow patterns were identified and mapped and the corresponding two‐phase pressure drops were measured. Measurements of the pressure drops were interpreted using the homogeneous and Lockhart–Martinelli models developed for two‐phase flows in pipes. The results show similarity to both liquid–liquid flow in pipes and to gas–liquid flow in microchannels. We find a strong dependence of pressure drop on flow rates, microchannel material, and the first fluid injected into the microchannel.     

矩形微通道中环状冷凝的三维数值模拟

建立了恒热流边界条件下矩形微通道中环状冷凝过程的三维模型。通过求解气相和弯月面区动量和质量方程及薄液膜厚度方程,得到了弯月面毛细半径分布、冷凝液膜厚度分布,以及传热系数和壁面温度分布。薄液膜区液膜将沿程逐渐增厚,到达一极值后再逐渐变薄。在通道截面中,薄液膜区的传热系数大于弯月面,最大局部传热系数及壁面最高温度皆位于薄液膜区和弯月面的连接处。[JP2]在冷凝起始段,通道横截面平均传热系数沿程急剧减小至一极值;在此之后的很长一段距离内,则基本保持不变;[JP]直至接近环状冷凝终点时又再次沿程减小。     

T形微通道中互不相溶两相流数值模拟

采用摄动有限体积（PFV）算法和水平集（level set）技术对T形微通道内互不相溶两相流动进行了数值模拟研究。考察了两相界面张力和微通道壁面润湿性对流动的影响,精确地捕捉到了油水两相流动的界面。对一些典型的T形微通道油水两相流动进行了数值计算,模拟结果和实验结果吻合较好。分析总结出了微通道内两相流动过程中的一些基本规律,为微通道内的液液两相流动实验设计和工业应用提供了新的数值预测手段。     

五轴数控渐进成形中挤压工具姿态的确定

在基于STL模型的五轴数控渐进成形中,为了避免三角面片边界处挤压工具的姿态发生突变现象,提出一种挤压工具姿态确定方法。首先,根据挤压工具头中心点与三角面片的位置关系,将工具头中心点分为位于三角面片顶点、三角面片边和三角面片内部3种类型;然后,对不同类型的工具头中心点,分别采用不同的距离加权算法,计算工具头中心点的法向量;最后,根据工具头中心点的法向量和挤压工具轴相对于工具头中心点法向量的引导角和倾斜角,确定挤压工具姿态。采用VC++和OPENGL完成算法的系统实现。算法应用实例表明,所确定的挤压工具姿态变化平缓,在三角面片的边界处,没有发生挤压工具姿态突变现象,软件运行稳定可靠。