矩形微流管中微胶囊变形流动的三维数值模拟  

Three-dimensional simulation of a capsule flowing in rectangular channels

作　　者：胡徐趣[1,2] 吴排青 王滔[2] 

机构地区：[1]湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082 [2]湖南大学机械与运载工程学院,长沙410082

出　　处：《水动力学研究与进展（A辑）》2015年第6期632-637,共6页Chinese Journal of Hydrodynamics

基　　金：国家自然科学基金项目(11402084);湖南省自然科学基金项目(2015JJ3051);中央高校基本科研业务费;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主研究课题~~

摘　　要：微胶囊是由一层极薄的弹性材料包裹微液滴而成的柔性细容器,在医药、食品、生物技术等领域应用广泛。该文考虑边界效应、流动黏性力和薄膜力学特性等因素,采用边界积分结合有限元方法的三维耦合数值模型,对矩形微流管中微胶囊的变形流动展开数值研究。结果表明,与正方形微流管相比,矩形微流管中微胶囊变形总长度下降,但宽度显著增加。长方形微流管中,微胶囊的变形程度与毛细数、尺寸比等参数密切相关。该结果有助于人们加深矩形微流管中微胶囊流动规律的认识,也为利用长方形微流管测量薄膜力学特性提供初步的理论依据。Capsules which are liquid droplets enclosed by a thin elastic membrane are widely found in biotechnology, food and pharmaceutical industry. We use a three-dimensional numerical model（coupled by boundary integral method and finite element method） to simulate the deformation flow of a capsule in rectangular channels. The capsule flowing in a rectangular channel is found to be less deformed than that in a square channel. The effects of size ratio and capillary number on the capsule deformation are also discussed. It is possible to use a rectangular channel for the inverse analysis of membrane property.

关 键 词：微流管 微胶囊 边界积分方法 流固耦合 

分 类 号：O359[理学—流体力学]