Fr., 22.11.2013, 10:00 Uhr
Numerische und experimentelle Untersuchungen des Fluidtransportes deformierender poröser Wandschichten

Abstract

Viele konventionelle Transportmechanismen lassen sich in sub-millimeter großen Fluidkanälen aufgrund geometrischer Beschränkungen und geringer Reynoldszahlen nicht anwenden. So lassen sich Fluide auf kleinen Längenskalen weder turbulent mischen, noch konvektiv transportieren. Dafür werden in der Mikrofluidik Flüssigkeiten zum Beispiel durch elektroosmotische oder Kapillarkräfte transportiert. Die Entwicklung neuer Mikropumpensysteme unter Ausnutzung von Längenskaleneffekten ist ein wesentliches Teilgebiet der Mikrofluidik und findet seine Anwendung zum Beispiel in mikrofluidischen Chips der Biomedizin.

Im Vortrag wird ein Mikropumpenprinzip vorgestellt, dass auf der synchronen Anregung einer elastischen und porösen Wandschicht beruht. Die sich einstellende quasistationäre Strömung und der maximale Volumenstrom des Prototyps werden mittels phasenstarrer Mikro-PIV Messungen ermittelt. Der Einfluss einer periodischen Anregung der porösen Wandschicht wird numerisch untersucht. Das Modell beruht auf dem Volumenmittelungsansatz nach Whitaker und berücksichtigt lineare sowie nichtlineare Reibkrafteffekte der porösen Wandschicht. Der Einfluss der erzeugten räumlichen Porositätsverteilung und zugehörigen Wellenparameter auf den Fluidtransport werden diskutiert.