2024年8月21日，深圳大学高等研究院闫昇团队将其成果以“Deciphering the Evolution of Inertial Migration in Serpentine Channels”为题的论文，发表于《Analytical Chemistry》。深圳大学高等研究院和机电与控制工程学院联合培养硕士生刘勇为论文第一作者，深圳大学高等研究院闫昇研究员、深圳大学机电与控制工程学院彭小波副教授为通讯作者。该工作还得到澳大利亚格里菲斯大学张俊博士的支持。
图1.本报道被选为Analytical Chemistry的期刊封面
蛇形流道耦合惯性流和二次流，可实现有效的颗粒聚焦和分离，在临床诊断和药物筛选中显示出巨大的潜力。然而，蛇形流道中的不稳定的二次流使得惯性迁移的演化不明确，阻碍了蛇形流道的发展和应用。为了完善惯性迁移机理，本研究建立了一个具有不同曲率比的模型，研究了二次流对蛇形流道中颗粒迁移的影响。该方法采用直接数值模拟计算惯性升力，将惯性升力映射到蛇形流道的横截面，并利用拉格朗日粒子跟踪方法破译惯性迁移。通过实验研究了颗粒的惯性迁移，验证了所建立的数值模型。结果表明，蛇形流道中的颗粒迁移遵循二阶迁移理论。增加二次流会加速第二阶段的迁移，并减慢第一阶段的迁移。此外，本文研究了雷诺数、截面高宽比和阻塞率等不同参数对粒子平衡位置的影响，为粒子的高分辨率分离提供了指导。在考虑到流动阻力的前提下，本文的无量纲研究使得任意大小的颗粒的分离成为可能。本研究揭示了蛇形流道中的迁移机制，为颗粒的惯性分离提供了新的契机。
图2.蛇形流道中颗粒的二阶迁移
该成果得到国家自然科学基金、珠江人才计划、广东省基础与应用基础研究基金和深圳大学卓越研究计划的支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c03474
撰稿：闫昇 审核：刘俊芳、李晓光、李猛
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