Estudio CFD y verificación experimental de las características de formación de gotas en un microdispositivo de...

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Microfluídica
• Ingeniería química

Sus antecedentes:

• Los dispositivos microfluídicos permiten un control preciso del comportamiento de los fluidos a pequeña escala.
• La formación de gotas es un proceso crítico en microfluídica para aplicaciones como la administración de fármacos y el diagnóstico.

Objetivo del estudio:

• Investigar numéricamente la formación de gotas en un microcanal de flujo-enfoque 3D.
• Analizar los efectos del ángulo de inyección, las propiedades de los fluidos y las velocidades de flujo en las características de las gotas.

Principales métodos:

• Simulaciones numéricas de flujo bifásico en un microcanal de flujo-enfoque.
• Validación experimental utilizando un dispositivo fabricado litográficamente.
• Variación sistemática de parámetros que incluyen el ángulo de inyección, la viscosidad, las tasas de flujo y la tensión interfacial.

Principales resultados:

• El ángulo de inyección influye críticamente en el tamaño de la gota, el espaciado y el tiempo de desprendimiento; los ángulos agudos producen gotas más grandes, los ángulos obtusos producen gotas más pequeñas.
• El aumento de la viscosidad y la velocidad de la fase continua acelera la formación de gotas, lo que resulta en gotas más pequeñas.
• La mayor velocidad de la fase dispersa y la tensión interfacial retrasan el desprendimiento de la gota, produciendo gotas más grandes.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una comprensión integral de los factores que rigen la formación de gotas en microcanales.
• Los hallazgos ofrecen pautas prácticas para optimizar la generación de gotas en sistemas microfluídicos.
• Se confirmó una alta estabilidad y fiabilidad del proceso de generación de gotas.