摘要：针对微流控芯片上的细胞培养技术,很多微流控芯片设计力图追求高通量,但并未考虑芯片中流场的分布状态,导致细胞培养效果不佳.本文介绍了直径1μm的荧光粒子以30μL/min的速度注入芯片中,利用micro-piv技术对设计的含有16μm微筛阵列的PDMS微流控芯片进行流场、流速的测试与分析,得到高分辨率的流场、速度矢量分布图,并且与ANSYS软件模拟结果进行比较.实验结果表明:液体经过微筛阵列时,流速逐渐减小,流场分布稳定均一,模拟结果与实际结果吻合.

摘要：以600 m方形断面锯齿形微灌滴头为研究对象,利用micro-piv技术测量了滴头流道内流流场。实验平台通过显微装置、滤光技术以及采用高像素、高灰阶CCD相机进行升级,得到了详细的微通道内流流场分布信息,针对流场中存在的低速回流区进行了局部放大测量,从测量得到的速度矢量图和流线图中发现,齿尖部位存在大小不等、方向相反的2个叠加涡,下部的大涡相对稳定,上部的小涡流速更低。在此基础上,尝试采用多孔介质模拟壁面粗糙元,配合realizablek-ε模型对锯齿形滴头内流进行数值模拟,依据实验结果验证了该数值方法适用于复杂结构微通道内流流场计算,并且数值分析了锯齿形滴头的水力性能和防堵性能,进一步提出流道结构的抗堵性优化设计并进行数值计算,数值结果证实优化流道结构在抗堵和水力性能方面均得以提高。

摘要：微柱群通道内的流动特性是设计与优化其散热结构的基础。采用显微粒子测速技术(micro-piv)对绕流微柱群流动进行研究,测定了不同Re下的绕流流场,分析了绕流微柱群的速度场以及Re对涡结构及回流长度的影响。结果表明,随着Re的增大,微圆柱尾流区出现涡结构,回流长度逐渐增大,微尺度下柱体绕流过程中边界层分离现象相对于宏观尺度具有一定的滞后性。

摘要：自装配磁性微混合器是利用聚合的磁流体在旋转磁场作用下的运动,来破坏流体的层流状态,产生混沌对流而加强流体间的混合。利用micro-piv对不同磁场强度、旋转频率和流量下的混合效率进行了实验研究,结果表明:在保证外磁场能带动磁流体聚合链运动的前提下,磁场强度对混合效率的影响不大;而外磁场的旋转频率对混合效果有较大的影响,当旋转频率较低时混合效率随旋转频率升高而提高,而当旋转频率超过临界频率时,由于粘性拖曳力克服了磁场力,磁性颗粒的聚合被破坏,使混合效率反而下降。为磁性微混合器的设计提供基础。