Моделювання та дослідження розділення дисперсної суміші двох типів зважених частинок під дією акустичного поля

Abstract

Розроблено математичну модель процесу розділення зважених мікро- частинок у дисперсійній суміші в дворозгалуженому каналі мікрофлюїдної лабораторії під дією акустичного поля. Модель реалізовано в середовищі COMSOL Multiphysics з викорис- танням термов’язкої акустики, повзучого потоку, відстеження частинок у потоці рідини та мультифізичних інтерфейсів взаємодії рідини та частинок. Наведено приклади розділення двох типів мікрочастинок, зважених у рідині, що відрізняються за густиною та розміром. Наукові результати, отримані в цьому дослідженні, становлять теоретичну основу для розроблення конструкцій лабораторії на чипі для розділення мікрочастинок, зважених у рідині, за допомогою акустичного поля, а також для виготовлення прототипів акусто- форетичних лабораторій.A mathematical model of the process of separating suspended microparticles in a dispersed mixture within a 2-branched channel of a microfluidic lab-chip under the influence of an acoustic field has been developed. The model is implemented in the environment of COMSOL Multiphysics, using thermoviscous acoustics, creeping flow, particle tracking in a fluid flow, and fluid-particle interaction multiphysics interfaces. Examples of separation of two types of microparticles suspended in a liquid, which differ in density and size, are shown. The scientific results obtained in this research form the theoretical basis for the development of lab-onchip designs for separating microparticles suspended in a liquid using an acoustic field, as well as for the fabrication of prototypes of acoustophoretic lab-chips.