用于电动微流体计算模拟的自由界面重构技术比较

摘要

电动微流体是微全分析系统中样品输运的主要形式,数值模拟是计算和分析电动微流体样品输运特性的重要手段。由于微通道中区带样品在流体内存在大浓度梯度的界面,在计算时很容易引起数值耗散,对计算精度影响严重。本文探讨了电动微流体样品输运计算中数值耗散的产生原因和消除措施,利用有限体积法求解电场分布和流场分布,在此基础上应用自由界面重构技术对数值流向量进行了处理并求解微通道中样品传输,有效消除了界面处数值耗散的影响,并给出微通道中电泳分离和电致混合增强的计算模拟结果,研究结果表明:采用FCT-VOF和基于积分平均型TVD格式的VOF方法对上述算例的样品界面进行重构,能够保持界面平滑的同时,有效抑制了数值耗散,获得较好的计算精度。