錐形微通道是一種具有逐漸變窄的結(jié)構(gòu)，它在微流體領(lǐng)域中扮演著重要的角色。錐形微通道的設(shè)計(jì)可以在流體中產(chǎn)生壓力變化，從而推動自流輸運(yùn)。在錐形微通道中，當(dāng)流體從寬端流向窄端時(shí)，通道的寬度減小，通道的剖面積減小，流速增加，而根據(jù)質(zhì)量守恒定律，流體的質(zhì)量流量保持不變。根據(jù)伯努利方程，流體速度增加會導(dǎo)致壓力降低。因此，在錐形微通道中，由于幾何上的突變，流體在通道中產(chǎn)生了驅(qū)動力，推動自身沿著通道從寬到窄運(yùn)輸。這種自運(yùn)輸現(xiàn)象可以在微流體技術(shù)中發(fā)揮重要作用，如在微流控芯片和微流控設(shè)備中。通過設(shè)計(jì)合適的錐形微通道結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)流體混合、分離、粒子分選和藥物輸送等應(yīng)用。此外，錐形微通道還能夠提供更快速的反應(yīng)速度、更高的靈敏度和更小的樣品消耗。

本案例建立的錐形微通道模型如圖1所示。為更好地量化分析錐形微通道流體自運(yùn)輸機(jī)制，將微通道內(nèi)的流體簡化為液滴，在仿真模型中將液滴的初始位置設(shè)為微通道中間，為實(shí)現(xiàn)液滴固-液邊界張力驅(qū)動，將微通道內(nèi)壁設(shè)為濕潤邊界，且液滴與微通道內(nèi)壁相切，微通道兩端與大氣連通，無外加荷載，數(shù)值仿真結(jié)果如圖2所示。

圖1 幾何模型

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