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层流控制

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发布时间:
2017-11-02
流体运动分为层流和湍流两种状态。层流流动是指流体互不掺混、运动轨迹有条不紊,其特征在于平行线线性地流动,几乎没有混合。层流与湍流的转换与雷诺数有关。雷诺数是反映流体惯性力与粘性力之比的一个无量纲参数。它是英国物理学家雷诺于1883年首先提出研究的一个参数,它是流体动力学研究中最重要的参数之一。对于在管内的流动,雷诺数定义为:Re=ρVD/μ 该式表明,雷诺数与管径,流体流速,流体密度成正比,与流体的黏度成反比关系。当Re小于2000时, 流体流型为层流,Re大于4000流体流型为湍流,当Re在2000-4000时,流体流型为过渡状态。在微流控芯片中,管径通常在几十微米到几百微米,当流速越低,试剂的黏度越大的时候,则流体的Re越小。因此,在微流控芯片中当两种或更多的试剂同时流入同一通道的时候,各试剂能同时保持自身的流型不变只在相与相的接触界面上反应或分子扩散,并且具有较高的稳定性。基于微流控芯片中液体层流的特点,其被广泛应用于各个领域中,包括萃取, 纳米材料制备,燃料电池以及细胞内物质提取,分离,检测,纯化等。
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