CN107346360A - 一种纳流控系统中流体参数的确定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳流控系统中流体参数的确定方法及系统。该方法包括:获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式;根据牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式;建立流体流动长度与时间的实际关系模型,其中包括与通道深度有关的未知参数;利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和已知流体的理论斜率,确定未知参数的值,从而确定关系模型,根据实验需求,确定流体参数的值,以便根据流体参数对纳流控系统的流动过程进行控制。采用本发明的方法或系统,解决了采用理论关系式计算带来的误差;根据实验需求,准确地确定流体参数对应的流体种类,实现对纳流控系统流动过程的精准控制。
Description
技术领域
本发明涉及纳流控领域,特别是涉及一种纳流控系统中流体参数的确定方法及系统。
背景技术
随着科学技术的进步,人们已经可以将一些生物、化学领域所涉及的基本操作单元集成到一块几平方厘米的小型芯片上,形成所谓的芯片实验室(Lab-on-a-chip),有时也称为微型全分析系统(Micro TotalAnalysis Systems,μTAS)。由于芯片实验室可将多种生化分析单元灵活集成到整体可控的微小平台上,便于携带,可大幅缩短样品处理时间并降低样品消耗及成本,且可以显著提高分析过程的分辨率和灵敏度,因此越来越受到人们的关注和研究。
一些典型的以芯片为平台的微全分析系统中,分布着各种储液池以及连接他们构成体系的微/纳米量级的通道网络,在这些微/纳米量级的通道网络中可能还分布着大量的电极。微/纳米量级通道网络的主要作用是输运各种溶液,因此实现芯片实验室生化分析功能的一个核心技术保障是实现对微/纳米量级通道网络中流体流动过程的精确控制,也就是要设计出合理、可靠的微/纳流控系统。由于芯片实验室空间很小,因此在设计微/纳流控系统时一个重要原则是要尽可能避免引入外部的能量(比如压差)提供系统以及相关控制、检测系统。
对于微流控系统,大量学者尝试着利用表面张力对该系统中的流动过程进行控制,并且取得了不错的结果。但是关于纳流控系统中流体的控制问题,目前还处于基础研究阶段。学者们利用加工得到的纳米通道对利用表面张力驱动流体的毛细流动过程进行了大量实验研究,发现利用现有的理论模型确定流体参数,然后利用该流体进行实验得到流体的流动速度与理论预测值有偏差,而且并不能确定到底是什么原因导致了实验值与理论值之间的偏差。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳流控系统中流体参数的确定方法及系统,能够准确确定流体的参数,以解决传统纳流控系统中由于流体参数确定有误差,导致实验结果有误差的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种纳流控系统中流体参数的确定方法,所述方法包括:
获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式:其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度;
根据所述牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式:其中ALW为理论斜率,
建立流体流动长度与时间的实际关系模型:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,Aexp为实际的拟合斜率,则
利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,确定关于流体参数的关系模型
根据实验需求,确定所述流体参数的值,以便根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。
可选的,所述利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,具体包括:
获取M组实验中的每组实验的拟合斜率和对应理论斜率的比值,得到:其中M为大于1的整数,Aexp(k)表示第k组实验得到的拟合斜率,k=1,2,……M,ALW(k)表示第k组实验对应的理论斜率,σ(k)表示第k组实验中流体表面张力,θe(k)表示第k组实验中流体与通道壁间的平衡接触角,η(k)表示第k组实验中流体动力黏度;
根据所述M组实验的已知流体的相关参数,获得每组实验已知流体对应的参数,其中所述相关参数包括流体表面张力σ(k)、流体与通道壁间的平衡接触角θe(k)、流体动力黏度η(k);
确定所述a和所述b的值。
可选的,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值,具体包括:
当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,令即
确定所述流体参数的值。
可选的,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值,具体包括:
当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,根据所述关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系
根据Aexp=m确定所述流体参数的值。
可选的,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值之后,还包括:
根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
一种纳流控系统中流体参数的确定系统,所述系统包括:
流体牛顿动力学公式获取模块,用于获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式:
其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度;
流体流动长度与时间的理论关系获取模块,用于根据所述牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式:其中ALW为理论斜率,
流体流动长度与时间的实际关系模型建立模块,用于建立流体流动长度与时间的实际关系模型:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,Aexp为实际的拟合斜率,则
未知参数确定模块,用于利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,确定关于流体参数的关系模型
流体参数确定模块,用于根据实验需求,确定所述流体参数的值,以便根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。
可选的,所述未知参数确定模块,具体包括:
拟合斜率与理论斜率比值计算单元,用于获取M组实验中的每组实验的拟合斜率和对应理论斜率的比值,得到:其中M为大于1的整数,Aexp(k)表示第k组实验得到的拟合斜率,k=1,2,……M,ALW(k)表示第k组实验对应的理论斜率,σ(k)表示第k组实验中流体表面张力,θe(k)表示第k组实验中流体与通道壁间的平衡接触角,η(k)表示第k组实验中流体动力黏度;
流体参数计算单元,用于根据所述M组实验的已知流体的相关参数,获得每组实验已知流体对应的参数,其中所述相关参数包括流体表面张力σ(k)、流体与通道壁间的平衡接触角θe(k)、流体动力黏度η(k);
未知参数确定单元,用于确定所述a和所述b的值。
可选的,当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,所述流体参数确定模块利用公式即确定所述流体参数的值;
可选的,当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,所述流体参数确定模块根据所述关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系根据Aexp=m确定所述流体参数的值。
可选的,所述系统还包括:
流体种类确定模块,用于根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
通过建立纳流控系统中的流体流动长度与时间的实际关系模型,与理论关系式建立联系,根据实际实验的M组数据确定实际关系模型中的未知参数,从而确定实际关系模型,解决了采用理论关系式计算带来的误差;具体应用时,可以根据实际关系模型确定流体参数的实际表达式,从而根据实验需求,确定流体参数的值,准确地确定流体参数对应的流体种类,实现对纳流控系统的流动过程的精准控制;还可以对已知流体的流体参数准确预测毛细流动过程的速度,从而可根据用户要求选用相关流体进行毛细输运,设计出符合要求的纳流控系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明纳流控系统中流体参数的确定方法的流程图;
图2为本发明纳流控系统中流体参数的确定系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明纳流控系统中流体参数的确定方法的流程图。如图1所示,所述方法包括:
步骤101:获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式。对于深为h宽为w的矩形截面通道,不可压牛顿流体在该通道中作毛细流动时,牛顿动力学方程为:
其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度。
步骤102:获取流体流动长度与时间的理论关系式。对于纳流控系统中的纳米尺度通道,可以忽略惯性力项及重力项的影响,且在纳米通道中通道深度远小于通道宽度(即h<<w),因此根据步骤101的牛顿动力学公式,可以推导出流体流动长度与时间的理论关系式为:其中ALW为理论斜率,也就是当流体确定时,其相关的各个参数是确定的,利用理论关系式便可得到理论上的流动长度与时间的关系,此理论关系式是目前预测毛细流动过程的宏观理论模型,即为LW模型。对于某一深度h的通道,如果流体表面张力σ、流体与通道壁间的平衡接触角θe、流体动力黏度η在流体流动过程中保持不变,那么流动距离l(t)与成线性关系,也就是说,ALW是常数。观察该模型,如果知道了通道深度h,以及的相关参数(流体表面张力σ、流体与通道壁间的平衡接触角θe、流体动力黏度η),就可以利用该模型预测流体在纳米通道中的速度,从而根据实验需求设计纳流控系统。基于该模型,大量学者进行了实验研究,主要得到了以下三点结论:1.定性分析结果表明,目前纳米通道中毛细流动过程的流动趋势可以用已有宏观理论模型进行预测,即流动时流动距离l(t)与成线性关系;2.定量分析结果表明,目前的宏观理论预测模型不能很好的解释实验现象,实验中流体的流动速度普遍低于理论预测值,即实验结果的拟合斜率(Aexp)<理论斜率(ALW);3.并不能确定到底是什么原因导致了实验值与理论值之间的偏差。这也就说,目前的宏观理论模型无法准确预测纳米通道中的毛细流动过程,也就是无法将该模型用于设计纳流控系统。因此,在实际应用时,需要基于理论关系式,建立新的模型。
步骤103:建立流体流动长度与时间的实际关系模型。建立实际关系模型为:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,即通道深度不同,则a、b的值不同,Aexp为实际的拟合斜率,则
步骤104:确定关系模型的未知参数,确定关系模型。可以利用已知流体进行实验,根据实验得到的的拟合斜率和已知流体的理论斜率,确定所述a和b的值,确定关于流体参数的关系模型流体参数作为关系模型中的变量,一旦关系模型确定,则只需根据实验需求,求得相应的流体参数即可。具体的,确定未知参数的过程,对于一个已知具体深度的通道,可以使用M种简单牛顿流体开展毛细流动实验,M为大于1的整数,记录下每种流体实验的拟合斜率和理论斜率的比值与关系的数据,在直角坐标系中画出与的关系图,从而就可以得到a、b值,从而确定实际关系模型然后就可以准确预测毛细流动过程的速度,从而可根据用户要求选用相关流体进行毛细输运,设计出符合要求的纳流控系统。
步骤105:根据实验需求,确定流体参数的值。流体参数是每种流体特有的参数,不同的流体其流体参数不同。因此,根据实验不同的需求,从而确定确切计算流体参数的值,便可以根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。然后根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
例如,当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,即想要确定哪种流体可以实现实际输运速率为理论输运速率的N%,此处令即确定所述流体参数的值;然后确定流体的种类,以满足实验需求。此处直接应用直接进行计算是因为其中Vexp表示实际输运速率,VLW表示理论输运速率,l(t)=Vt,那么 则Aexp为实际的拟合斜率,其实表示的物理意义可以理解为流体实际的输运能力,同理,ALW为理论斜率,表示的物理意义可以理解为流体理论的输运能力。
例如,当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,根据流动长度与时间的关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系进而根据Aexp=m便可对应得到流体参数的值,从而确定流体种类。由于Aexp表示的物理意义为流体实际的输运能力,因此,Aexp值越大,表示需求的流体输运能力越强,对应的输运速率越大。
本发明中确定未知参数,并根据实验需求,确定流体参数的值,对纳流控系统的流动过程进行控制的具体实施方式1:
对于116nm深通道,首先使用异丙醇、乙醇、去离子水3种牛顿流体开展毛细流动实验,三种流体相关参数如表1所示
表1实验流体的相关参数
使用上述三种流体开展毛细流动实验,即测得流体在116nm深通道中流动距离l(t)随的变化关系,并对实验结果拟合得到实验斜率Aexp,将该斜率与理论斜率ALW进行对比,结果如表2所示
表2实验数据的拟合斜率与理论计算的斜率比值
根据表2中数据,在直角坐标系中作出与关系图,得到实验数据的线性拟合线。从拟合线可以得到,a=1.05929,b=-0.00971,即:
利用上式,我们可以根据需要选择116nm深通道中输运流体的种类:比如,希望得到流体实际运输速率能达到理论输运速率的情况,这里可以令计算得到也就是说选择在6附近的流体即可,这里我们选择30%甘油,该种流体的为7.347,而实验发现该种流体的值为1.007,基本能达到要求。
本发明中确定未知参数,并根据实验需求,确定流体参数的值,对纳流控系统的流动过程进行控制的具体实施方式2:
对于68nm深通道,首先使用乙醇、异丙醇、70%甘油、30%甘油4种牛顿流体开展毛细流动实验,四种流体相关参数如表3所示
表3实验流体的相关参数
使用上述四种流体开展毛细流动实验,即测得流体在68nm深通道中流动距离l(t)随的变化关系,并对实验结果拟合得到实验斜率Aexp,将该斜率与理论斜率ALW进行对比,结果如表4所示
表4实验数据的拟合斜率与理论计算的斜率比值
根据表4中数据,在直角坐标系中作出与关系图,得到实验数据的线性拟合线。从拟合线可以得到,a=0.86107,b=-0.00983,即:
利用上式,我们可以根据需要选择68nm深通道中输运流体的种类:比如,如果希望得到流体实际运输速率能达到理论输运速率的50%的情况,这里可以令计算得到也就是说选择在36.731附近的流体即可,这里我们选择去离子水,该种流体的为34.854,而实验发现值为0.554,基本能达到要求。
图2为本发明纳流控系统中流体参数的确定系统的结构图。所述结构包括:
流体牛顿动力学公式获取模块201,用于获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式:其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度;
流体流动长度与时间的理论关系获取模块202,用于根据所述牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式:其中ALW为理论斜率,
流体流动长度与时间的实际关系模型建立模块203,用于建立流体流动长度与时间的实际关系模型:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,Aexp为实际的拟合斜率,则
未知参数确定模块204,用于利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,具体的,对于一个已知具体深度的通道,使用M种简单牛顿流体开展毛细流动实验,记录下每种流体实验的拟合斜率和理论斜率的比值与关系的数据,在直角坐标系中画出与的关系图,从而就可以得到a、b值,之后就可以确定关于流体参数的关系模型
所述未知参数确定模块204,具体包括:
拟合斜率与理论斜率比值计算单元,用于获取M组实验中的每组实验的拟合斜率和对应理论斜率的比值,得到:其中Aexp(k)表示第k组实验得到的拟合斜率,k=1,2,……M,ALW(k)表示第k组实验对应的理论斜率,σ(k)表示第k组实验中流体表面张力,θe(k)表示第k组实验中流体与通道壁间的平衡接触角,η(k)表示第k组实验中流体动力黏度;
流体参数计算单元,用于根据所述M组实验的已知流体的相关参数,获得每组实验已知流体对应的参数,其中所述相关参数包括流体表面张力σ(k)、流体与通道壁间的平衡接触角θe(k)、流体动力黏度η(k);
未知参数确定单元,用于确定所述a和所述b的值。
流体参数确定模块205,用于根据实验需求,确定所述流体参数的值,以便根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。
当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,所述流体参数确定模块205利用公式即确定所述流体参数的值;
当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,所述流体参数确定模块205根据所述关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系根据Aexp=m确定所述流体参数的值。
所述系统还包括:流体种类确定模块,用于根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种纳流控系统中流体参数的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式:其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度;
根据所述牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式:其中ALW为理论斜率,
建立流体流动长度与时间的实际关系模型:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,Aexp为实际的拟合斜率,则
利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,确定关于流体参数的关系模型
根据实验需求,确定所述流体参数的值,以便根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,具体包括:
获取M组实验中的每组实验的拟合斜率和对应理论斜率的比值,得到:其中M为大于1的整数,Aexp(k)表示第k组实验得到的拟合斜率,k=1,2,……M,ALW(k)表示第k组实验对应的理论斜率,σ(k)表示第k组实验中流体表面张力,θe(k)表示第k组实验中流体与通道壁间的平衡接触角,η(k)表示第k组实验中流体动力黏度;
根据所述M组实验的已知流体的相关参数,获得每组实验已知流体对应的参数,其中所述相关参数包括流体表面张力σ(k)、流体与通道壁间的平衡接触角θe(k)、流体动力黏度η(k);
确定所述a和所述b的值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值,具体包括:
当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,令即
确定所述流体参数的值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值,具体包括:
当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,根据所述关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系
根据Aexp=m确定所述流体参数的值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述根据实验需求,确定所述流体参数的值之后,还包括:
根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
6.一种纳流控系统中流体参数的确定系统,其特征在于,所述系统包括:
流体牛顿动力学公式获取模块,用于获取流体在纳流控系统的通道中做毛细流动时的牛顿动力学公式:其中l(t)表示t时刻流体的流动距离,l′(t)表示l(t)的一阶导数,l″(t)表示l(t)的二阶导数,ρ表示流体密度,σ表示流体表面张力,θe表示流体与通道壁间的平衡接触角,η表示流体动力黏度,h表示通道高度,w表示通道宽度,g表示重力加速度;
流体流动长度与时间的理论关系获取模块,用于根据所述牛顿动力学公式,获取流体流动长度与时间的理论关系式:其中ALW为理论斜率,
流体流动长度与时间的实际关系模型建立模块,用于建立流体流动长度与时间的实际关系模型:其中a和b为与通道深度有关的未知参数,Aexp为实际的拟合斜率,则
未知参数确定模块,用于利用已知流体进行实验,根据实验得到的拟合斜率和所述已知流体的理论斜率,确定所述a和所述b的值,确定关于流体参数的关系模型
流体参数确定模块,用于根据实验需求,确定所述流体参数的值,以便根据所述流体参数对所述纳流控系统的流动过程进行控制。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述未知参数确定模块,具体包括:
拟合斜率与理论斜率比值计算单元,用于获取M组实验中的每组实验的拟合斜率和对应理论斜率的比值,得到:其中M为大于1的整数,Aexp(k)表示第k组实验得到的拟合斜率,k=1,2,……M,ALW(k)表示第k组实验对应的理论斜率,σ(k)表示第k组实验中流体表面张力,θe(k)表示第k组实验中流体与通道壁间的平衡接触角,η(k)表示第k组实验中流体动力黏度;
流体参数计算单元,用于根据所述M组实验的已知流体的相关参数,获得每组实验已知流体对应的参数,其中所述相关参数包括流体表面张力σ(k)、流体与通道壁间的平衡接触角θe(k)、流体动力黏度η(k);
未知参数确定单元,用于确定所述a和所述b的值。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,当实验需求为流体实际输运速率为理论输运速率的N%时,所述流体参数确定模块利用公式即确定所述流体参数的值。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当实验需求为流体实际拟合斜率Aexp=m时,所述流体参数确定模块根据所述关系模型获得流体实际拟合斜率Aexp与流体参数的关系根据Aexp=m确定所述流体参数的值。
10.根据权利要求6-9任一项所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
流体种类确定模块,用于根据所述流体参数的值,确定流体的种类,以满足实验需求。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110339878A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-18 | 西安交通大学 | 一种控制微通道内幂律流体体积流量的装置及方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060179923A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-08-17 | Burns Mark A | Nanoliter viscometer for analyzing blood plasma and other liquid samples |
CN102628870A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-08-08 | 南京大学 | 一种实现蛋白质快速荧光标记的微纳流控芯片及方法 |
CN105547922A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 清华大学 | 一种基于微米/纳米通道的微量粘度计 |
-
2017
- 2017-07-12 CN CN201710563465.1A patent/CN107346360B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060179923A1 (en) * | 2004-09-24 | 2006-08-17 | Burns Mark A | Nanoliter viscometer for analyzing blood plasma and other liquid samples |
CN102628870A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-08-08 | 南京大学 | 一种实现蛋白质快速荧光标记的微纳流控芯片及方法 |
CN105547922A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 清华大学 | 一种基于微米/纳米通道的微量粘度计 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
M.YANG ET AL.: "Experimental study on capillary filling in nanochannels", 《CHEMICAL PHYSICS LETTERS》 * |
杨敏等: "微纳通道中牛顿流体毛细流动的研究进展", 《科学通道》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110339878A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-18 | 西安交通大学 | 一种控制微通道内幂律流体体积流量的装置及方法 |
CN110339878B (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-19 | 西安交通大学 | 一种控制微通道内幂律流体体积流量的装置及方法 |
Also Published As
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CN107346360B (zh) | 2020-04-28 |
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