Method Article

Analiza niejednorodności mieszania w urządzeniu mikroprzepływowym za pomocą mikroskalowej techniki Schliarenna

DOI:

10.3791/52915

⸱

June 12th, 2015

 , 
1Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University, 2Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University of Science and Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj opisujemy procedurę, która wykorzystuje technikę schlierena w mikroskali do pomiaru niejednorodności mieszania w urządzeniu mikroprzepływowym. Dzięki kalibracji można wyprowadzić rozkład gradientu stężeń na podstawie obrazu mikro-schlierena.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tym artykule wprowadzamy zastosowanie techniki schlierena w mikroskali do pomiaru niejednorodności mieszania w urządzeniu mikroprzepływowym. Mikroskalowy system schlierena jest zbudowany z modulacyjnego mikroskopu kontrastowego Hoffmana, który zapewnia łatwy dostęp do tylnej płaszczyzny ogniskowej soczewki obiektywu, poprzez usunięcie płytki szczelinowej i zastąpienie modulatora ostrzem nożowym. Zasada działania techniki Schlierena w mikroskali polega na wykrywaniu ugięcia światła spowodowanego zmianą współczynnika załamania światła1-3. Odchylone światło albo ucieka, albo jest blokowane przez krawędź noża, tworząc odpowiednio jasne lub ciemne pasmo. Jeżeli współczynnik załamania światła mieszaniny zmienia się liniowo wraz z jej składem, to lokalna zmiana natężenia światła w płaszczyźnie obrazu jest proporcjonalna do gradientu stężeń prostopadłego do osi optycznej. Obraz mikro-schlieren daje dwuwymiarową projekcję zakłóconego światła wytwarzanego przez trójwymiarową niejednorodność.

Aby przeprowadzić analizę ilościową, opisujemy procedurę kalibracji, która miesza dwa płyny w mikrokanale T. Przeprowadzamy symulację numeryczną w celu uzyskania gradientu stężeń w mikrokanale T, który jest ściśle skorelowany z odpowiadającym mu obrazem mikro-schlieren. Przez porównanie ustalono zależność między odczytami w skali szarości obrazu mikro-schlierena a gradientami stężeń prezentowanymi w urządzeniu mikroprzepływowym. Korzystając z tej zależności, jesteśmy w stanie przeanalizować niejednorodność mieszania na podstawie powiązanego obrazu mikro-schlierena i zademonstrować możliwości techniki Schlierena w mikroskali z pomiarami w oscylatorze mikroprzepływowym4. W przypadku optycznie przezroczystych płynów, technika Schlierena w mikroskali jest atrakcyjnym narzędziem diagnostycznym, które zapewnia natychmiastowe informacje o pełnym polu, które zachowują trójwymiarowe cechy procesu mieszania.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mieszanie płynów to ważny problem, który występuje w wielu procesach przemysłowych i systemach biologicznych. Wraz z pojawieniem się mikrofluidyki, mieszanie w mikroskali przyciągnęło wiele uwagi ze względu na wyzwanie związane z dominacją dyfuzji wśród mechanizmów transportu masowego. Ponieważ zaprojektowanie skutecznego mikromiksera wymagało walidacji ilościowej, opracowano kilka metod pomiarowych5-7. Niemniej jednak trójwymiarowa struktura, powszechnie spotykana w wydajnych mikromieszalnikach5, wymaga dokładniejszego odwzorowania pola koncentracji, którego nie zapewniają powszechne techniki pomiarowe. Ze względu na granicę kąta widzenia8 lub kinetykę reakcji6 wyżej wymienione metody mogą dawać mylące wyniki, które nie uwzględniają prawidłowo jednorodności mieszaniny.

Dla optycznie przezroczystych płynów mieszających się w optycznie przezroczyste mikrostruktury, technika schlierena w mikroskali3,9-14 stanowi atrakcyjną alternatywę do analizy niejednorodności mieszania. W przeszłości technika Schlierena w mikroskali była najczęściej stosowana do wizualizacji przepływu ściśliwego9-13,15 lub gradientu fazowego16. Technika Schlierena w mikroskali korzysta zarówno z prostego układu optycznego, jak i wysokiej czułości i umożliwia nie tylko nieinwazyjne badanie określonej cechy przepływu, która powoduje zakłócenia optyczne, ale także dobrze nadaje się do wykorzystania w ocenie mieszania. W tym artykule konstruujemy mikroskalowy system Schlierena, umieszczając krawędź noża w tylnej płaszczyźnie ogniskowej obiektywu mikroskopu, opisujemy procedurę kalibracji w celu przeprowadzenia analizy ilościowej i raportujemy pomiar walidacyjny w oscylatorze mikroprzepływowym4. Do realizacji pomiarów płyny robocze są odpowiednio dobierane tak, aby współczynnik załamania światła zmieszanych płynów zmieniał się liniowo wraz ze składem, a grubość docelowego urządzenia mikroprzepływowego była identyczna z tą stosowaną w kalibracji. Oprócz koncentracji gatunków, technika Schlierena w mikroskali może być rozszerzona o pomiar gradientu innych wielkości skalarnych, które są liniowo skorelowane ze współczynnikiem załamania, takiego jak temperatura lub zasolenie.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Produkcja urządzenia mikroprzepływowego

  1. Użyj oprogramowania do tworzenia układów graficznych (np. AutoCAD), aby narysować kontur mikrokanału T. W przypadku mikrokanału T dwa kanały zasilające mają szerokość 90 μm i długość 2 500 μm, a kanał konfluencji ma szerokość 180 μm i długość 3 000 μm. Podłącz koniec każdego kanału do pojedynczego okręgu o średnicy 1 100 μm.
  2. Zaznacz odpowiednio "przezroczysty" i "ciemny" dla ekspozycji i zakrytych obszarów. W przypadku fotorezystu ujemnego (np. SU-8) kształt mikrokanału T jest "przezroczysty", a otoczenie jest "ciemne".
  3. Użyj laserowego generatora wzorów o długości fali 442 nm i minimalnym rozmiarze elementu 2 μm, aby przenieść wzór mikrokanału T na fotomaskę chrom na szkle.
  4. Użyj fotomaski, podłoża (np. jednostronnie polerowanej płytki silikonowej) i trwałego fotorezystu epoksydowego (np. SU-8), aby wykonać formę w standardowym procesie litografii. Warstwa fotorezystu ma grubość 55,2 μm. Ogólnie rzecz biorąc, grubość fotorezystu powinna być cieńsza niż głębokość korelacji soczewki obiektywu17-19.
  5. Użyj formy i przezroczystego materiału, takiego jak polidimetylosiloksan (PDMS), aby wytworzyć T-microchannel20.
  6. Do połączenia hydraulicznego użyj rurki ze stali nierdzewnej o średnicy zewnętrznej 2 mm, aby przebić otwory przelotowe wyrównane z okrągłymi wzorami na PDMS.
  7. Powierzchnie PDMS i szkiełka należy traktować plazmą tlenową o mocy 60 W przez 30 sekund. Przymocować PDMS do szkiełka podstawowego. Utlenione powierzchnie obu materiałów tworzą silne wiązanie. Umieścić połączoną strukturę PDMS na płycie grzejnej na 5 minut w temperaturze 120 °C.
  8. Włóż rurki teflonowe do wybitych otworów w celu podłączenia płynnego.

2. Konfiguracja eksperymentalna

  1. Zbuduj mikroskalowy system Schlièrena z modulacyjnego mikroskopu kontrastowego Hoffmana, usuwając płytkę szczelinową w przedniej płaszczyźnie ogniskowej kondensatora i zastępując modulator krawędzią noża w tylnej płaszczyźnie ogniskowej obiektywu 5X3. Głębokość korelacji, która zależy od apertury numerycznej obiektywu17-19, powinna być wystarczająca do pokrycia całej głębokości urządzenia mikroprzepływowego. Powierzchnia krawędzi noża jest czerniona anodowym tlenkiem glinu w celu zmniejszenia jej współczynnika odbicia.
  2. Zamontuj szybką kamerę do tubusu okularowego mikroskopu za pomocą adaptera C-mount. Ustaw kamerę skierowaną w stronę ścieżki optycznej mikroskopu przez rozdzielacz wiązki. Podłącz kamerę do komputera stacjonarnego za pomocą Ethernet. Ustaw korekcję gamma na 1 dla kamery, tak aby jej odczyt skali szarości był proporcjonalny do luminancji wejściowej.
  3. Włącz źródło światła. Aby uniknąć nadmiaru ciepła, należy stosować oświetlenie LED (dioda elektroluminescencyjna).
  4. Użyj oprogramowania do przetwarzania obrazu (np. funkcji imread w MATLAB), aby uzyskać wartości skali szarości uzyskanego obrazu. Usuń krawędź noża, dostosuj oświetlenie, przysłonę i czas naświetlania tak, aby średni odczyt obrazu w skali szarości był o około 10% mniejszy niż wartość maksymalna. Oznacza to intensywność tła dla odcięcia 0% i używamy wartości 230 dla obrazu 8-bitowego.
  5. Włóż krawędź noża, aby całkowicie zablokować padające światło. Zapisz średni odczyt obrazu w skali szarości. Oznacza to intensywność tła dla 100% odcięcia, a wartość wynosi około 15 dla obrazu 8-bitowego.
  6. Dostosuj położenie krawędzi noża w taki sposób, aby średni odczyt skali szarości uzyskanego obrazu leżał pośrodku wartości odcięcia 0% i 100%. Teraz stopień odcięcia jest ustawiony na 50%.
  7. Przygotować dwie przezroczyste ciecze o znanych współczynnikach załamania światła21, które są całkowicie mieszalne ze sobą jako składniki. Aby ocenić zależność współczynnika załamania światła od stężenia mieszaniny, należy zapoznać się z literaturą21 lub skorzystać z równania Gladstone'a-Dale'a22. Jeśli krzywa jest nieliniowa w całym zakresie, wybierz inne składniki płynu. Następnie należy wybrać wyznaczoną kompozycję, poniżej której współczynnik załamania światła roztworu zmienia się liniowo wraz ze stężeniem. Na przykład jako płyny robocze należy użyć rozcieńczonego wodnego etanolu o ułamku masowym 0,05 i wody.
  8. Umieść mikrokanaliek T na stoliku z próbką. Ułóż mikrokanał T tak, aby kanał zlewający się był równoległy do krawędzi noża (Rysunek 1).
  9. Przygotować dwie identyczne strzykawki: strzykawkę A napełnia się płynem roboczym, który służy jako płyn odniesienia (wodą), a strzykawkę B napełnia się drugim płynem roboczym (rozcieńczony wodny roztwór etanolu). Rozmiar strzykawki zależy od pożądanego natężenia przepływu Q i specyfikacji pompy strzykawkowej: Q = πd2V/4, gdzie d jest średnicą wewnętrzną strzykawki, a V jest prędkością tłoka. Pulsacji przepływu zwykle można zapobiec, wybierając małą strzykawkę w celu zwiększenia V23.
  10. Zebrać płyn wylotowy z mikrokanału T do zlewki. Upewnij się, że rurka wylotowa teflonu jest przymocowana do ścianki zlewki, a jej koniec znajduje się poniżej poziomu cieczy w zlewce, aby uniknąć wibracji, które byłyby spowodowane odrywaniem się kropli.

3. Kalibracja

  1. Zdobądź obrazy mieszania dwóch płynów i obrazy referencyjne.
    1. Przy danej liczbie Reynoldsa Re ustaw natężenie przepływu pomp strzykawkowych, Q. Q oblicza się z Q = μ(W+D)Re/4ρ, gdzie μ i ρ to lepkość i gęstość płynu roboczego, a W i D to odpowiednio szerokość i głębokość kanału konfluencji mikrokanału T.
    2. Naładować jedną pompę strzykawką A, a drugą pompę strzykawką B. Połączyć dwa wloty mikrokanału T ze strzykawką A i strzykawką B za pomocą rurki teflonowej. Uruchomić pompy strzykawkowe, aby dostarczyć płyny robocze do mikrokanału T przy identycznych natężeniach przepływu objętościowego.
    3. Poczekaj, aż ustabilizuje się stały przepływ. Warunek stałego przepływu jest definiowany przez pojawienie się stacjonarnego wzoru Schlierena.
    4. Użyj oprogramowania sterowanego kamerą, aby nagrać dwadzieścia klatek miksowania płynów z szybkością 30 kl./s.
    5. Zatrzymać pompę, która jest załadowana strzykawką B. Płyn odniesienia (wodę) należy pompować tylko przez jeden wlot do kanału zbiegowego mikrokanału T ze stałą prędkością.
    6. Poczekaj, aż zostanie osiągnięty stan stałego przepływu i nie zostanie zaobserwowany wzór Schlierena.
    7. Użyj oprogramowania sterowanego kamerą, aby wykonać obraz referencyjny, gdy w mikrokanale T nie występuje niejednorodność optyczna. Nagrywaj dwadzieścia klatek z szybkością 30 kl./s.
    8. Powtórzyć 3.1.1 do 3.1.7 przy różnych liczbach Reynoldsa: Re = 1, 5, 10, 20 i 50, tak aby w obszarze zbiegu mikrokanału T24 nie pojawiła się żadna złożona struktura przepływu.
  2. Użyj oprogramowania do przetwarzania obrazu, aby podzielić uzyskany obraz I(i, j) przez obraz referencyjny I0(i, j)25, gdzie i i j są indeksami pikseli.
  3. Wykorzystaj pakiet CFD (Computational Fluid Dynamics) do symulacji mieszania wyznaczonych płynów w mikrokanale T.
    1. Skonstruuj trójwymiarowy model geometrii mikrokanału T. Dyskretyzuj domenę przepływu w ustrukturyzowane siatki. Aby zwiększyć dokładność, zastosuj drobniejszą siatkę w zbiegu i centralnym obszarze mikrokanału T.
    2. Przypisz właściwości fizyczne płynów i ustal warunki brzegowe do dziedziny przepływu. Podczas procesu rozwiązywania należy określić współczynnik dyfuzji zależny od stężenia na podstawie stężenia uzyskanego w ostatniej iteracji26 w celu aktualizacji stężenia lokalnego.
    3. Zbadaj czułość obliczonych wyników, wykonując badanie siatki27.
  4. Dla każdego węzła (xi, yi) na płaszczyźnie xy, użyj narzędzia do przetwarzania końcowego CFD, aby przyjąć średnie wartości pola koncentracji na głębokości kanału według reguły trapezowej: w(xi, yj) = {∑k [w(xi, yj, zk) + w(xi, yj, zk+1)]∙(zk+1 - zk)/2}/D28, gdzie D jest głębokością kanału. Użyj centralnego schematu różnicowego, aby obliczyć pochodną stężenia w odniesieniu do kierunku strumienia poprzecznego: (∂w/∂y)i, j = [w(xi, yj+1) - w(xi, y j-1)]/(yj+1 - yj-1).
  5. Zarówno dla gradientów dodatnich, jak i ujemnych, wyodrębnić stosunek wartości skali szarości I/I0 (uzyskanych w ppkt 3.2) i gradientu ułamka masowego ∂w/∂y (otrzymanego w ppkt 3.4) w określonych miejscach, takich jak y = 0 (linia środkowa, kierunek strumieniowy) lub różne podane x (kierunek poprzeczny).
  6. Wykreśl wyniki i określ zależność między I/I0 a ∂w/∂y, I/I0 = C1∂w/∂y + C2 (C1 i C2 są stałymi), z regresją liniową.

4. Kwantyfikacja

  1. Powtórz kroki od 3.1 do 3.2 dla mieszania w docelowym urządzeniu mikroprzepływowym. Głębokość docelowego urządzenia mikroprzepływowego powinna być identyczna lub zbliżona do głębokości mikrokanału T. Jeśli spodziewane jest niestabilne zjawisko, zamiast tego pobierz klip wideo (sekwencję obrazów) w kroku 3.1.4. Liczba klatek na sekundę powinna być wystarczająco wysoka, aby wyraźnie określić dynamikę przepływu przejściowego, a czas ekspozycji powinien być identyczny z wartością użytą w 2.4, 2.5, 3.1.4 i 3.1.7.
  2. Użyj zależności uzyskanej w kroku 3.6, aby przeliczyć stosunek wartości skali szarości do gradientu ułamka masowego w docelowym urządzeniu mikroprzepływowym.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stosunek skali szarości I/I0 pod różnymi liczbami Reynoldsa zarówno dla dodatnich, jak i ujemnych gradientów ułamka masowego jest pokazany (Rysunek 2) z symetrycznym pasmem pojawiającym się w środku mikrokanału T. Przy niskiej liczbie Reynoldsa ogon pasma Schlierena jest rozszerzony i rozmyty z powodu dyspersji na granicy faz mieszania. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa długość dyfuzji skraca się, co prowadzi do węższego pasma. W różnych miejscach w dolnym biegu rzeki zmiany ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W przypadku mieszania fluidycznego w urządzeniu mikroprzepływowym, technika Schlierena w mikroskali jest w stanie zmierzyć wielkość gradientu stężeń poprzez ilościowe określenie zmiany natężenia światła. Ponieważ zasada tej techniki opiera się na wykrywaniu naprzemiennego rozchodzenia się światła, płyny robocze i urządzenie mikroprzepływowe muszą być przezroczyste dla padającego światła. Ponadto protokół wymaga liniowej zależności między współczynnikiem załamania światła roztworu a jego składem, tak aby niezbędna była ws...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu w ramach grantu o numerze 101-2221-E-002-064-MY3.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Trwały epoksydowy negatywowy fotorezystorMicroChemSU-8 2150
jednostronnie polerowany wafelsilikonowy Light TechnologyS4W1PP5SABUP1typ p,
średnica: 100 i plusmn; 0,5 mm, grubość: 525± 25 mm, orientacja: (1 0 0)
pompka strzykawkowakdScientifickds210
, i.e. 10 mlTerumoSS-10L2138
Modulacyjny mikroskop kontrastowyLeica MicrosystemsDM IL LED
5X ObiektywLeica MicrosystemsN PLANNA = 0,12
niestandardowy Kamera wykonana z części
, i.e. wysoka prędkośćZintegrowane narzędzia projektoweNX7-S1
Adapter C-mount HC 0,63xOprogramowanie operacyjne dla 541537 Leica MicrosystemsZintegrowane
narzędzia do projektowaniaMotionPro X Studio 2.02.01
polidimetylosiloksan (PDMS)Dow CorningSylgard-184 zestaw
elastomerów silikonowychRurka teflonowa, i.e. OD x ID 1/16 cala. x 0,031 calaszklana Supelco58700-U
Matsunami GlassS2215
płyta grzejnaYeong-ShinHP-303DN
woda destylowana, tj. klasa HPLCAlps Chemicals
alkohol etylowy, tj. odczynnik klasy odczynnikNihon ShiyakuEA448652
przetwarzania obrazu oprogramowanieMathworksMATLAB R2009a pakiet obliczeniowej
dynamiki płynówESI groupCFD-ACE+ 2008
strzykawka Hoffman ostrza noża Zjeżdżalnia

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Merzkirch, W. Flow Visualization. , Academic Press. New York. (1974).
  2. Settles, G. S. Schlieren and Shadowgraph Techniques. , 2nd edn, Springer. New York. (2001).
  3. Sun, C. -l, Hsiao, T. -h Quantitative analysis of microfluidic mixing using microscale schlieren technique. Microfluidics and Nanofluidics. 15 (2), 253-265 (2013).
  4. Sun, C. -l, Sun, C. -Y. Effective mixing in a microfluidic oscillator using an impinging jet on a concave surface. Microsystem Technologies. , (2011).
  5. Strook, A. D. Chaotic mixer for microchannels. Science. 295 (5555), 647-651 (2002).
  6. Wheat, P. M., Posner, J. D. Quantifying mixing using equilibrium reactions. Physics of Fluids. 21 (3), 037101(2009).
  7. Liu, R. H. Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel. Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 190-197 (2000).
  8. Munson, M. S., Yager, P. Simple quantitative optical method for monitoring the extent of mixing applied to a novel microfluidic mixer. Analytica Chimica Acta. 507 (1), 63-71 (2004).
  9. Bradfield, W. S., Sheppard, J. J. Microschlieren-a technique for the study of details in compressible flow. Aero/Space Engineering. 5 (18), 37-56 (1959).
  10. Scroggs, S. D., Settles, G. S. An experimental study of supersonic microjets. Experiments in Fluids. 21, 401-409 (1996).
  11. Phalnikar, K. A., Alvi, F. S., Shih, C. 31st AIAA Fluid Dynamics Conference & Exhibit. , Anaheim, California. (2001).
  12. Phalnikar, K. A., Kumar, R., Alvi, F. S. Experiments on free and impinging supersonic microjets. Experiments in Fluids. 44 (5), 819-830 (2008).
  13. Micro-schlieren characterization of a high momentum micro-fluidic actuator. Naughton, J. W., Bishop, D. S., Walrath, D. E., Lindberg, W. R. 22rd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, St. Louis, MS, USA, , The American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). (2002).
  14. Chen, H. -M., Wu, H. -W., Lee, J. -N., Ting, C. -C. 23th National Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineers. , YongKang, Tainan, Taiwan. (2006).
  15. Davidson, G. P., Emmony, D. C. A schlieren probe method for the measurement of the refractive index profile of a shock wave in a fluid. Journal of Physics E: Scientific Instruments. 13, 92-97 (1980).
  16. Xie, H. Schlieren confocal microscopy for phase-relief imaging. Optics Letters. 39, 1238-1241 (2014).
  17. Inoué, S., Spring, K. R. Video Microscopy: The Fundamentals. , 2nd edn, Plenum Press. New York. (1997).
  18. Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. H. B. Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry. Measurement Science and Technology. 11 (6), 809-814 (2000).
  19. Olsen, M. G., Adrian, R. J. Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry. Experiments in Fluids. 29 (1), S166-S174 (2000).
  20. Friend, J., Yeo, L. Fabrication of microfluidic devices using polydimethylsiloxane. Biomicrofluidics. 4 (2), 026502(2010).
  21. Wohlfarth, C. Landolt-Börnstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology. Optical Constants: Refractive Indices of Pure Liquids and Binary Liquid Mixtures (Supplement to III/38). Lechner, M. D. 47, Springer. Berlin. (2008).
  22. Heller, W. Remarks on refractive index mixture roles. Journal of Physical Chemistry. 69 (4), 1123-1129 (1965).
  23. Korczyk, P. M., Cybulski, O., Makulska, S., Garstecki, P. Effects of unsteadiness of the rates of flow on the dynamics of formation of droplets in microfluidic systems. Lab on a Chip. 11 (1), 173-175 (2011).
  24. Dreher, S., Engler, M., Kockmann, N., Woias, P. Theoretical and experimental investigations of convective micromixers and microreactors for chemical reactions. Micro and Macro Mixing: Analysis, Simulation and Numerical Calculation. Bockhorn, H., Mewes, D., Peukert, W., Warnecke, H. .-J. , Springer-Verlag. Berlin, Germany. (2010).
  25. Huang, C. Y., Gregory, J. W., Sullivan, J. P. A Modified schlieren technique for micro flow visualization. Measurement Science & Technology. 18 (5), N32-N34 (2007).
  26. Tyn, M. T., Calus, W. F. Temperature and concentration dependence of mutual diffusion coefficients of some binary liquid systems. Journal of Chemicaland Engineering Data. 20 (3), 310-316 (1975).
  27. Celik, I. B. Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. Journal of Fluids Engineering. 130 (7), 078001(2008).
  28. Tasić, A. Ž, Djordjević, B. D., Grozdanić, D. K., Radojković, N. Use of mixing rules in predicting refractive indices and specific refractivities for some binary liquid mixtures. Journal of Chemical and Engineering Data. 37 (3), 310-313 (1992).
  29. A comparison of coarse-resolution numerical simulation with experimental measurements of wind turbine aerodynamic performance. Hsiao, P. -J., Chen, S. -T., Hsiao, T. -H., Sun, C. -l 37th National Conference on Theoretical and Applied Mechanics & The 1st International Conference on Mechanics, , ScienceDirect. Hsinchu, Taiwan. (2013).
  30. Sun, C. -l, Huang, C. -Y. Microscale schlieren visualization of near-bubble mass transport during boiling of 2-propanol/water mixtures in a square capillary. Experiments in Fluids. 55 (7), 1778(2014).
  31. Panigrahi, P. K., Muralidhar, K. Schlieren and Shadowgraph Methods in Heat and Mass Transfer. , Springer. New York. (2012).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microscale Schlieren TechniqueMicrofluidic DeviceConcentration GradientT MicrochannelFluid MixingImage ProcessingComputational Fluid DynamicsHoffman MicroscopeKnife EdgeGrayscale Analysis

Related Articles