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微纳尺度流动及传热传质(请点击查看详情)

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微流体研究泛指在微米特征长度上关于极小体积(纳升或更小)流体(包含液体、气体及相关固相内容物)的基础与应用研究。微尺度下,流动通常为层流且主要受制于粘度、界面及边界的综合效应。尽管微流过程广泛存在于自然界及人类的生活生产,其众多基础理论机制仍有待揭示。此外,小尺度下的流体流动过程常耦合了传热传质过程,复杂的耦合机制对基于微尺度流体流动的电子芯片热管理、微型液滴的单细胞研究至关重要。

例如,在上图所示的研究例子中,液态CO2自微型T结的侧面通道中流入,在T型结处与在主通道内流动的水相遇,在随时间动态变化的界面压差、粘性力、界面张力的综合作用下,CO2相在一定毛细数(capillary number)的范围内将会成为液滴,并以液滴形式继续往通道下游流动。在什么样的流动条件下CO2会形成液滴,以及流动条件的变化如何影响CO2液滴的尺寸与流动速度,皆是本研究例子中的研究内容。