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题名微流控粒子分选中圆形微凹槽容纳特性研究
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作者
申峰
张杰
艾明珠
张越东
刘赵淼
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机构
北京工业大学数学统计学与力学学院
西安交通大学航天航空学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1317-1327,共11页
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基金
北京市教委科技计划重点基金资助项目(KZ202110005007)。
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文摘
微流控技术由于具备操控微通道中微小体积流体的能力,已成为操控粒子和细胞的新平台.基于粒子惯性迁移和微凹槽涡胞捕获的粒子分选方法,是一种重要的微流控粒子操控技术.目前,微凹槽容纳的粒子数量不高,制约了该方法的效率.为了提高微凹槽粒子容量,对圆形微凹槽进行结构设计,并利用高速显微成像技术和数值模拟,研究了不同圆形微凹槽的粒子容纳能力.研究发现,相同入口雷诺数(Re=37~555)下,带底腔的圆形微凹槽相较于普通圆形微凹槽容纳的粒子数量提升了45%,这是因为增加底腔后使得涡流线向下延展,形成更深的“U形”结构,可以容纳更多的粒子;当Re=482时,带底腔的直径500μm的圆凹槽比直径600μm的圆凹槽的粒子容量提高了93.9%,原因是前者凹槽内粒子运动轨道与流线更加吻合,粒子轨道面积与凹槽面积占比达到了97%;随着Re增加,从侧通道收集到的粒子富集浓度整体呈现先缓慢增大后减小的趋势,收集到的20μm粒子的最大富集浓度为初始悬浮液的126.7倍;不同微凹槽内粒子群的轨道运动受到涡流场特性、粒子物性及粒子间相互作用和壁面限制作用等因素的共同影响.研究结果对微凹槽结构设计和提高粒子分选性能有重要指导意义.
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关键词
微流控技术
粒子分选
微凹槽
粒子捕获
涡胞
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Keywords
microfluidics
particle sorting
microcavity
particle trapping
vortex
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分类号
O35
[理学—流体力学]
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题名粒子冲击钻井系统中粒子分选装置的研制
被引量：4
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作者
周爱照
刘永旺
赵健
徐依吉
毛炳坤
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机构
中国地质大学(北京)
中国石化胜利油田黄河钻井三公司
中国石油大学(华东)
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出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第8期97-101,共5页
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基金
山东省自然科学基金重点项目"粒子冲击钻井技术理论及关键技术研究"(编号:ZR2010EZ004)
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文摘
粒子冲击钻井过程中,能否快速高效地分离出已破碎粒子直接关系到粒子冲击钻井的效率。为此,以综合利用粒子旋转的离心力和外部注入气流的气流拖拽力来实现好、坏粒子分离的新思路为指导,设计出了由分选装置、引风机2个部分组成的粒子分选装置。进而通过调节电机转速和引风机的引风量参数,实验研究了分选装置的分离效果及其影响因素。结果认为:1钢粒子的分散性是影响分级效率和分离处理量的重要条件,获得较大力场可为获得较好分散创造有利条件;2钢粒子在分选装置中旋转越快,分选装置分级效率越高;3粒子直径越大,分选装置分级效率和处理量越大;4好坏粒子混合物中的坏粒子的相对含量会影响分级效率,坏粒子含量越低,分级效率越高。实验结果表明,设计的粒子分选装置能够有效实现好坏粒子的分离,这为粒子冲击钻井技术的实现提供了设备上的支持和理论上的保障。
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关键词
粒子冲击钻井
粒子分选
分离效果
分级效率
影响因素
设计
处理量
实验
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Keywords
particle impact drilling, particle separation, separation effect, grading efficiency, influencing factors, design, capacity, experiment
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分类号
TE24
[石油与天然气工程—油气井工程]
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