锥形微通道内液滴的自运输仿真

锥形微通道是一种具有逐渐变窄的结构，它在微流体领域中扮演着重要的角色。锥形微通道的设计可以在流体中产生压力变化，从而推动自流输运。在锥形微通道中，当流体从宽端流向窄端时，通道的宽度减小，通道的剖面积减小，流速增加，而根据质量守恒定律，流体的质量流量保持不变。根据伯努利方程，流体速度增加会导致压力降低。因此，在锥形微通道中，由于几何上的突变，流体在通道中产生了驱动力，推动自身沿着通道从宽到窄运输。这种自运输现象可以在微流体技术中发挥重要作用，如在微流控芯片和微流控设备中。通过设计合适的锥形微通道结构，可以实现流体混合、分离、粒子分选和药物输送等应用。此外，锥形微通道还能够提供更快速的反应速度、更高的灵敏度和更小的样品消耗。

本案例建立的锥形微通道模型如图1所示。为更好地量化分析锥形微通道流体自运输机制，将微通道内的流体简化为液滴，在仿真模型中将液滴的初始位置设为微通道中间，为实现液滴固-液边界张力驱动，将微通道内壁设为湿润边界，且液滴与微通道内壁相切，微通道两端与大气连通，无外加荷载，数值仿真结果如图2所示。

图1 几何模型

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