マイクロ流体チャネルの逆曲げにおける粘性液滴のダイナミクス

マイクロフルイドシステムでは、戻り曲がりが頻繁に発生します。この研究では、ストークスフローの界面ダイナミクスのための3次元スペクトル境界要素法が、長方形のリターンベンドにおける粘性液滴のダイナミクスを調査するために採用されています。液滴の軌跡、変形、および移動速度は、毛細血管数、粘度比、液滴サイズ、およびリターンベンドの寸法によって描かれているさまざまな流体特性と動作条件の影響下で調査されます。計算結果は、マイクロ流体システムのリターンベンドの設計に関する情報を一般的に提供しますが、計算フレームワークは、細胞播種用の液滴ベースのマイクロ流体送達システムの設計と動作を導く可能性を示しています。

Return bends are frequently encountered in microfluidic systems. In this study, a three-dimensional spectral boundary element method for interfacial dynamics in Stokes flow has been adopted to investigate the dynamics of viscous droplets in rectangular return bends. The droplet trajectory, deformation, and migration velocity are investigated under the influence of various fluid properties and operational conditions, which are depicted by the Capillary number, viscosity ratio, and droplet size, as well as the dimensions of the return bend. While the computational results provide information for the design of return bends in microfluidic systems in general, the computational framework shows potential to guide the design and operation of a droplet-based microfluidic delivery system for cell seeding.