جریان صوتی در یک سطح مقطع میکروکانال-کامسول

پیشرفت‌های اخیر در ساخت سیستم‌های میکروسیالی نیاز به دست زدن به سلول‌های زنده و سایر ذرات میکرو و همچنین ترکیب دارد. به عنوان مثال، همۀ این موارد را می‌توان با استفاده از نیروهای تابش صوتی و کشش چسبناک از جریان سیال بدست آورد.

جریان: با توجه به بخش‌های غیرخطی در معادلات نویر-استوکس، آشفتگی هارمونیک جریان منجر به یک جریان متوسط ​​زمانی خالص به نام جریان صوتی خواهد شد. جریان صوتی اثر صوتی مرتبه دوم (غیرخطی) است. این اثر را می‌توان از دو طریق شبیه‌سازی کرد: یا با شبیه‌سازی مستقیم حل معادلات غیرخطی نویر-استوکس یا همانطور که در اینجا با تفکیک مقیاس‌های زمان نشان داده شده است.

نیروی تابش: با توجه به بخش‌های غیرخطی در معادلات حاکم، حرکت می‌تواند از یک میدان آکوستیک به ذرات منتقل شود. این منجر به یک نیروی خالص شده که روی ذرات عمل می‌کند – نیروی تابش آکوستیک.

مسیر ذرات موجود در دستگاه‌ها با تعادل بین نیروی کششی چسبناک (از جریان سیال) و نیروی تابش آکوستیک اداره می‌شود. این مدل چگونگی گنجاندن و مدلسازی هر دو را با استفاده از کامسول مالتی‌فیزیک نشان می‌دهد.

مدل ارائه شده در اینجا مبتنی بر این مقالات است:

P. B. Muller, R. Barnkob, M. J. Herring Jensen, and H. Bruus, A numerical study of microparticle acoustophoresis driven by acoustic radiation forces and streaming-induced drag forces, Lab Chip, 12, 4617–4627 (2012).
J. T. Karlsen and H. Bruus, “Forces acting on a small particle in an acoustical field in a thermoviscous fluid,” Phys. Rev. E 92, 043010 (2015).