2024年8月21日，深圳大學(xué)高等研究院閆昇團(tuán)隊(duì)將其成果以“Deciphering the Evolution of Inertial Migration in Serpentine Channels”為題的論文，發(fā)表于Analytical Chemistry。深圳大學(xué)高等研究院和機(jī)電與控制工程學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)碩士生劉勇為論文第一作者，深圳大學(xué)高等研究院研究員閆昇、深圳大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院副教授彭小波為通訊作者。該工作還得到澳大利亞格里菲斯大學(xué)博士張俊的支持。

圖1.本報(bào)道被選為Analytical Chemistry的期刊封面

蛇形流道耦合慣性流和二次流，可實(shí)現(xiàn)有效的顆粒聚焦和分離，在臨床診斷和藥物篩選中顯示出巨大的潛力。然而，蛇形流道中的不穩(wěn)定的二次流使得慣性遷移的演化不明確，阻礙了蛇形流道的發(fā)展和應(yīng)用。為了完善慣性遷移機(jī)理，本研究建立了一個(gè)具有不同曲率比的模型，研究了二次流對(duì)蛇形流道中顆粒遷移的影響。該方法采用直接數(shù)值模擬計(jì)算慣性升力，將慣性升力映射到蛇形流道的橫截面，并利用拉格朗日粒子跟蹤方法破譯慣性遷移。通過實(shí)驗(yàn)研究了顆粒的慣性遷移，驗(yàn)證了所建立的數(shù)值模型。結(jié)果表明，蛇形流道中的顆粒遷移遵循二階遷移理論。增加二次流會(huì)加速第二階段的遷移，并減慢第一階段的遷移。此外，本文研究了雷諾數(shù)、截面高寬比和阻塞率等不同參數(shù)對(duì)粒子平衡位置的影響，為粒子的高分辨率分離提供了指導(dǎo)。在考慮到流動(dòng)阻力的前提下，本文的無量綱研究使得任意大小的顆粒的分離成為可能。本研究揭示了蛇形流道中的遷移機(jī)制，為顆粒的慣性分離提供了新的契機(jī)。

圖2.蛇形流道中顆粒的二階遷移

該成果得到國家自然科學(xué)基金、珠江人才計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和深圳大學(xué)卓越研究計(jì)劃的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c03474