Mikro Schlieren Tekniği ile bir mikroakışkan Aygıt karıştırma homojen Analizi

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Sun, C. l., Hsiao, T. h. Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique. J. Vis. Exp. (100), e52915, doi:10.3791/52915 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Bu yazıda bir mikroakışkan cihaz homojen olmayan karıştırma ölçmek için mikro schlieren tekniğinin kullanımını tanıtmak. mikro schlieren sistemi, yarık plakasını kaldırarak ve bir bıçak kenarı ile modülatörün değiştirerek objektif lens arka odak düzlemi kolay erişim sağlayan bir Hoffman modülasyon kontrast mikroskop, inşa edilmiştir. mikro schlieren tekniğin çalışma prensibi kırılma indisi 1-3 değişimi nedeniyle ışık sapmasını tespit dayanır. seken ışık kaçar ya da sırasıyla, bir aydınlık veya karanlık bir bant üretmek için bıçak kenarı tarafından tıkalı ya. Karışımın kırılma indisi olan bileşim ile doğrusal olarak değişmektedir, görüntü düzleminde ışık yoğunluğundaki yerel değişiklik optik eksene normal bir konsantrasyon gradyanı ile orantılıdır. Mikro schlieren resim, üç boyutludur homojen tarafından üretilen bozulmuş ışık iki boyutlu bir projeksiyon vermektedir.

Kantitatif analiz gerçekleştirmek için, bir T-mikrokanalda iki sıvıları karıştıran bir kalibrasyon prosedürü açıklar. Biz gelen mikro-schlieren görüntü ile yakından ilişkilidir T-mikrokanalda konsantrasyon gradyanı elde etmek için sayısal simülasyonu yürütmek. Buna karşılık, mikro-schlieren görüntünün gri tonlama okumalar ve bir mikroakışkan cihaz sunulan konsantrasyon geçişlerini arasında bir ilişki kurulmaktadır. Bu ilişkiyi kullanarak, bir mikroakışkan osilatör 4 ölçümleri ile mikro schlieren tekniğinin yeteneği ortak mikro schlieren görüntüden karıştırma homojen olmayan durumlar analiz ve göstermek mümkün bulunmaktadır. Optik olarak transparan akışkanlar için, mikro schlieren tekniği karıştırma işlemi üç boyutlu özelliklerini korur anlık tam saha bilgileri sağlamak için cazip bir tanı aracıdır.

Introduction

Sıvı karışım, birçok endüstriyel işlemlerde ve biyolojik sistemlerde bulunan önemli bir konudur. Mikroakiskan ortaya çıkması ile, microscale karıştırma nedeniyle toplu taşıma mekanizmaları arasında difüzyon hakimiyeti onun meydan çok önem getirdi. Etkili bir Micromixer gerekli sayısal doğrulama tasarımı yana, birkaç ölçme yöntemleri 5-7 geliştirilmiştir. Bununla birlikte, genel olarak etkin micromixers 5 bulunan, üç boyutlu yapı, yaygın ölçüm teknikleri sunmak için başarısız konsantrasyon alanında daha doğru bir temsilini talep eder. Nedeniyle açısı 8 veya reaksiyon kinetiği 6 görüntüleme sınırı, yukarıda belirtilen yöntemler doğru karışımın homojenliği hesap yok yanıltıcı sonuçlar doğurabilir.

Optik olarak transparan mikro karıştırma optik olarak transparan akışkanlar, mikro schlieren teknik 3,9-14 için 9-13, 15 ya da 16 fazını degrade görselleştirmek için kullanılır olmuştur. Mikro schlieren tekniği, basit bir optik düzen ve yüksek hassasiyet hem yararları ve optik rahatsızlık neden ama karıştırma değerlendirilmesinde kullanılmak için uygundur belirli akış özelliği non-invaziv soruşturma sadece sağlar. Bu yazıda, bir mikroskop objektif arka odak düzlemi içinde bir bıçak kenar takarak mikro schlieren sistemini inşa, kantitatif analiz gerçekleştirmek için bir kalibrasyon prosedürü tarif ve mikroakışkan osilatör 4 bir doğrulama ölçümü rapor. Ölçümlerini gerçekleştirmek için, çalışma sıvıları uygun karma bir sıvı kırılma indeksi bileşimi ile doğrusal olarak farklılaştığı şekilde seçilir, ve hedef mikroakışkan cihaz kalınlığı ile aynıdır edilire kalibrasyonunda kullanılan. Türlerin konsantrasyonu yanı sıra, mikro schlieren tekniği doğrusal örneğin sıcaklık veya tuzluluk kırılma indeksi, korelasyon diğer skalar miktar gradyanı ölçmek için genişletilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Mikroakışkan Aygıt 1. Fabrikasyon

  1. T-mikrokanalın anahatlarını çizmek için bir grafik düzen yazılımı (örneğin, AutoCAD) kullanın. T-mikrokanalın için, iki besleme kanalı 90 mikron genişliğinde ve 2.500 mikron uzunluğunda olup, izdiham kanal uzunluğunda 180 mm genişliğinde ve 3000 mm. 1,100 um arasında bir çapa sahip tek bir çevreye her kanalın ucunu.
  2. Mark 'net' ve sırasıyla maruz kalma ve kapalı alanlar için 'karanlık'. Negatif fotorezist için (örneğin, SU-8), T-mikrokanalın şekli 'açık' ve çevresindeki olan 'karanlık.'
  3. Bir krom-on-cam photomask üzerine, T-mikrokanalın desen transfer 442 nm'lik bir dalga boyunda ve 2 um arasında en az bir özellik boyutu bir lazer desen üreticisi kullanın.
  4. Photomask, bir substrat (örneğin, tek taraflı cilalı silikon gofret) ve kalıcı bir epoksi ışığa kullanın (örneğin., SU-8) standart litografi süreci boyunca bir kalıp yapmak için. Fotorezist tabakası 55.2 mikron kalınlığındadır. Genel olarak, paslanmaz çeliğin kalınlığı objektif lens 17-19 korelasyon derinliğinden daha ince olması gerekmektedir.
  5. T mikrokanalı 20 imal etmek için bir kalıp ve polidimetilsiloksan (PDMS) gibi saydam bir malzeme kullanarak.
  6. Akışkan bağlantısı için, zımba dış çapı 2 mm bir paslanmaz çelik boru kullanarak geçiş delikleri PDMS dairesel şekillere hizalanır.
  7. PDMS ve 30 saniye süreyle 60 W oksijen plazma bir cam slayt yüzeylerin muamele. Cam slayt PDMS takın. iki malzemenin oksitlenmiş yüzeyleri güçlü bir bağ oluşturur. 120 ° C 'de 5 dakika süre ile bir sıcak plaka üzerinde bağlanmış PDMS yapısı yerleştirin.
  8. Akışkan bağlantı için delinmiş deliklere teflon tüpler yerleştirin.

2. Deneysel Kurulum

  1. Bir Hoffma gelen mikro schlieren sistemini Constructkondenserin ön odak düzlemi yarık plakasını kaldırılması ve 5X hedefi 3 arka odak düzlemi içinde bir bıçak kenarı ile modülatörün değiştirerek n modülasyon kontrast mikroskop. amacı, 17-19 sayısal açıklık bağlıdır korelasyon derinliği, mikroakışkan cihazın kapsayacak şekilde, yeterli olmalıdır. bıçak kenar yüzeyi kendi yansıtıcılığını azaltmak için anodik alüminyum oksit ile kararmış.
  2. Bir C-mount adaptörü üzerinden mikroskop trinoküler tüp yüksek hızlı kamera monte edin. Kamera ışın ayırıcı üzerinden mikroskop optik yolunu yüz var. Bir Ethernet kablosu ile masaüstü bilgisayarınıza bağlayın. Gri tonlama okuma giriş parlaklık orantılı olacak şekilde kamera için 1 gama düzeltmesi ayarlayın.
  3. Işık kaynağı açın. Aşırı ısı önlemek için, LED (ışık yayan diyot) aydınlatma kullanın.
  4. Örneğin, <(bir görüntü işleme yazılımı kullanın/ Em> MATLAB fonksiyon imread) edinilmiş bir görüntünün gri tonlama değerlerini elde etmek. , Bıçak kenar Kaldır görüntünün ortalama gri tonlama okuma maksimum değerden yaklaşık% 10 daha az olacak şekilde aydınlatma, diyafram ve pozlama süresini ayarlayın. Bu% 0 kesme arka plan yoğunluğunu gösterir ve biz bir 8-bit görüntü için 230 değerini kullanın.
  5. Tamamen olay ışığı engellemek için bıçak kenar yerleştirin. Görüntünün ortalama gri tonlama okunmasını kaydedin. Bu, bir% 100 kesme için arka plan yoğunluğu temsil eder ve değeri yaklaşık 15, 8-bitlik bir görüntü içindir.
  6. Bıçak kenar konumunu ayarlayın şekilde elde edilen görüntünün ortalama gri tonlama okuma% 0 ve% 100 kesme değerleri ortasında yatıyor. Şimdi kesme derecesi% 50 olarak ayarlanır.
  7. Kurucu maddeler olarak birbirleri ile tamamen karıştırılabilir olduğu bilinen kırılma indeksleri 21 ile iki adet saydam sıvılar hazırlayın. Refraktif ind bağımlılığını değerlendirmekkarışımın konsantrasyonuna eski, edebiyat 21 çek veya Gladstone-Dale denklemini 22 kullanın. Eğri tüm aralığında doğrusal olmayan ise, diğer sıvı bileşenler seçin. Daha sonra, çözeltinin kırılma endeksi konsantrasyonu ile doğrusal olarak değişmektedir aşağıda belirlenen bir bileşim seçin. Örneğin, çalışma sıvıları olarak kitlesel 0.05 fraksiyonu ve su ile sulu etanol seyreltik kullanımı.
  8. Örnek sahnede T-mikrokanalı koyun. Bıçak kenarına konfluan kanal paralel böylece (Şekil 1) T-mikrokanalı düzenleyin.
  9. Şırınga bir başvuru sıvı (su) olarak görev yapan çalışma sıvısı ile doldurulur, ve şırınga oda diğer çalışma akışkanı (sulu etanol seyreltik) ile doldurulur: iki aynı şırınga hazırlayın. şırınga boyutu arzu edilen akış hızı Q ve şırınga pompasına özelliklerine bağlıdır: Q = πd d Syr iç çapı 2 V / 4,inge ve V, pistonun hızıdır. Akış nabız, genellikle V 23 geliştirmek için küçük bir şırınga seçerek önlenebilir.
  10. Bir beher T-mikrokanalın gelen çıkış sıvısını toplayın. Emin teflon çıkış borusu behere duvarına sabitlenir ve son damlacık kopmasına neden olacağı titreşim önlemek için beher sıvı seviyesinin altındadır.

3. Kalibrasyon

  1. Karıştırma iki akışkan ve referans görüntüleri görüntüleri edinin.
    1. Belirli bir Reynolds sayısı Re, enjektör pompalarının akış hızını ayarlamak, Q. Q = μ (B + D) Re / 4ρ, μ ve ρ viskozitesi ve çalışma sıvısının yoğunluğunun olduğu ve W ile hesaplanır ve D, sırasıyla t-mikrokanalın izdiham kanalının genişliği ve derinliği vardır.
    2. Yük tek şırınga A ile pompa ve sy ile diğer pomparinge B. Bağlan T-mikrokanalın iki girişlerinin teflon tüp aracılığıyla A ve B şırınga şırınga etmek. Özdeş hacim akış hızlarında T-mikrokanalın içine çalışan sıvıları teslim şırınga pompaları başlatın.
    3. Sürekli akış kurar kadar bekleyin. sürekli akış koşulu sabit schlieren desen ortaya çıkması ile tanımlanır.
    4. 30 fps kare hızında akışkan karıştırma yirmi kare kaydetmek için kamera kontrollü yazılımını kullanın.
    5. Sadece sabit hızda T-mikrokanalın izdiham kanalı içine tek girişten referans sıvısı (su) pompa enjektör B ile yüklenir pompayı durdurun.
    6. Sürekli akış koşulu ulaşıldığında ve hiçbir schlieren model görülmektedir kadar bekleyin.
    7. Optik homojen olmama T-mikrokanalda mevcut olduğunda referans görüntü almak için kamera kontrollü yazılımını kullanın. 30 fps kare hızında yirmi kare kaydedin.
    8. Farklı Reynolds numaralı 3.1.7 3.1.1 tekrarlayın: = 1 Re, 5, 10, 20 ve 50, böylece karmaşık bir akış yapısı T-mikrokanal 24 kesişme bölgesi ortaya çıkar.
  2. I ve j piksel endeksleri olan referans görüntü I 0 (i, j) 25 tarafından satın görüntüyü (i, j) bölmek için bir görüntü işleme yazılımı kullanın.
  3. T-mikrokanalda belirlenen sıvıların karıştırılması simüle etmek için bir CFD (Computational Fluid Dynamics) paketi çalıştırmak.
    1. T-mikrokanalın geometrisi için üç boyutlu bir model oluşturun. Yapılandırılmış ızgaraları içine akış alanını ayrıklaştırılabilir. , Doğruluğunu artırmak izdiham ve T-mikrokanalın merkezi bölgesinde ince örgü istihdam etmek.
    2. Akışkanların fiziksel özelliklerini atayın ve akış etki sınır koşulları kurmak. Çözme sürecinde, son elde edilen konsantrasyon konsantrasyon-bağımlı difüzyon katsayısı belirlemekYerel konsantrasyonunu güncellemek için yineleme 26.
    3. Izgara çalışması 27 yaparak bilgisayarlı sonuçların hassasiyetlerini inceleyin.
  4. Her düğüm için (x i, i y) xy -Plane üzerine, trapez kuralı ile kanal derinliği karşısında konsantrasyon alanının ortalama değerleri almak için CFD post-processing aracı istihdam: w (x i, y j) = {Σ k [w (x i, y j, z k) w + (x i, y j, z k +1)](z k +1 - z k) / 2} / D 28, D nerede kanal derinliği. Deriva hesaplamak için merkezi farkı şemasını kullanarakçapraz-akış yönüne göre konsantrasyon tive (∂ ağırlık / ∂ y) i, j = [(X, Y, j + 1) w - a (x, Y'nin j-1)] / (y j 1 - Y j-1).
  5. Pozitif ve negatif geçişlerini hem de, gri tonlama değerleri I / I 0 (3.2 elde) ve kütle fraksiyonun gradyan ∂ w / ∂ y böyle y = 0 (merkez olarak belirtilen yerlerde (3.4 elde edilen), akım içerisinde oranı ayıklamak yönü) ya da çeşitli Verilen x (çapraz akım yönü).
  6. Sonuçları arsa ve benim aramda / I 0 ilişkiyi belirlemek ve ∂ ∂ / y, I / I 0 w y ∂ + C 2 (C 1 ve C 2 sabitler) w b> = C 1 ∂.

4. kantitasyonu

  1. Tekrarlayın 3.1 Hedef mikroakışkan cihaz karıştırmak için 3.2 adımları. Hedef mikroakışkan cihaz derinliği aynı veya T-mikrokanalın buna yakın olmalıdır. Kararsız fenomen bekleniyorsa, bunun yerine adım 3.1.4 Bir video klibi (görüntülerin dizisi) kazanır. pozlama süresi 2.4, 2.5, 3.1.4 ve 3.1.7'de kullanılan değerle aynı olmalıdır iken kare hızı, açıkça geçici akış dinamikleri çözmek için yeterince yüksek olmalıdır.
  2. Hedef mikroakışkan cihaz kitle fraksiyonun degrade gri tonlama değerleri oranını dönüştürmek için adım 3.6 'de elde edilen ilişki kullanın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

gri tonlama oranı I / kütle oranı olumlu ve olumsuz geçişlerini hem de farklı Reynolds numarası altında ben 0 T-mikrokanalın ortasında görünen bir simetrik bant ile (Şekil 2) gösterilmektedir. Düşük Reynolds sayısı anda, schlieren bant kuyruğu nedeniyle karıştırma arabirimi üzerinden dağılım genişletilmiş ve bulanık. Reynolds sayısı arttıkça, difüzyon uzunluğu daha dar bir bant lider kısaltır. Farklı aşağı yerlerde, yoğunluk değişim ΔI varyasyonları / I çapraz akış yönünde 0 kantitatif (Şekil 3) tasvir edilmektedir. Kalibrasyon işlemi ile ilgili sonuçlar (Şekil 4A temsil edilir ve 4B). I arasındaki ilişki / I 0 ve w ∂ / ∂ y Reynolds num doğrusal ve bağımsızBer. Regresyon analizi, ben / ben 0 = -110 ∂ w / için y + 1.03 ∂ ∂ w / ∂ y> 0 ve I / I 0 = -160 ∂ w / y ∂ + 0.83 için w / ∂ y <∂ 0 , ∂ ∂ y um -1 içinde w / w. görece belirsizlikler ±% 3.8 ve sırasıyla Şekil 4A ve 4B'de 3.2 ±%. veri noktaları düzeltmek nerede algılama sınırına ulaşıldı. Bu pozitif ve negatif geçişlerini yamaçlarında sapma 3 nadir değildir belirtilmektedir. Bu denklemler kullanılarak, bir mikro-akışkan osilatör 4 kez kütle fraksiyonu gradyanı değişimi (Şekil 5) görülmektedir. Karıştırma arayüz kavite bölgede deflected ve c istikrarsızlık akış olduğunuommences. Bu video rakam açıkça mikroakışkan osilatör akış titreşen doğasını ortaya çıkarır ve bir mikroakışkan cihaz zamana bağımlı tam saha konsantrasyon gradyanı yakalamak için mikro schlieren tekniğinin yeteneğini gösterir.

Şekil 1
Optik kurulum Şekil 1. şematik. Bıçak kenar yönelimi kırılma indeksi pozitif gradyan ile karanlık bir bant üretir. Işık kırılma indeksi artan yönünde saptırır. Objektif lens görüntüyü tersine çevirir, çünkü engelleme - y bölgeyi çarpık ışık kalkanlar ve karanlık bir bant üretir.

Şekil 2,
Unde T-mikrokanalda karıştırmak için gri tonlama okumalarla Şekil 2. Oranı . Farklı akış yapılandırmasını r Pozitif ve negatif eğimleri sırasıyla karanlık ve aydınlık bantlarında sonuçlanır. Reynolds sayısı arttıkça, grup daha konsantre hale gelir.

Şekil 3,
Şekil 3. hem olumlu hem olumsuz geçişlerini çapraz akış yönünde yoğunluk değişikliği değişimi. Re = 1 ve Re = 5.

Şekil 4,
Şekil kütle oranı degrade ve gri tonlama oranı arasında 4. İlişkisi. Hem olumlu hem olumsuz degradeler için, gri tonlama oran kütle fraksiyonu degrade ile doğrusal olarak değişir.

915 / 52915fig5.jpg "/>
Şekil 5 (Video Şekil). Re = 250 akış salınım yoluyla karıştırma özelliği bir mikroakışkan osilatör kitle fraksiyonu degrade Evrim başarıyla mikro schlieren tekniği ile yakalanır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bir mikroakışkan cihaz akışkan karıştırma için, mikro schlieren tekniği ışık yoğunluğundaki değişim miktarının yoluyla konsantrasyon gradyanı büyüklüğünü ölçebilir. Bu tekniğin prensibi ışık yayılımı ardalanmasından tespit dayandığından, çalışma sıvıları ve mikroakışkan cihaz olayı ışığa şeffaf olmak zorunda. Buna ek olarak, iletişim kuralı kırılma çözeltisi endeksi ve çalışma sıvılarının ön değerlendirmesi gerekli olduğu şekilde bileşime arasında doğrusal bir ilişki gerektirir. Sulu etanol çözeltisi bu tarifnamede ortaya Bunun yanı sıra, mikro schlieren tekniğin başarılı tuzluluk gradyanı 29 solutocapillary konveksiyon 30 ölçmek için uygulanır. Kalibrasyon prosedüründe kullanılan hassas ölçümler, diyafram aralığı, aydınlatma düzeyi, pozlama süresi, objektif lens ve mikrokanal derinliği kantitasyon prosedüründe kullanılan özdeş olması. Ayrıca, objektif lens korelasyon derinliği mikroakışkan cihazın kapsayacak şekilde, yeterince büyük olması gerekir.

T-mikrokanalda karıştırılması kalibrasyon işlemi mikro schlieren tekniğinin doğru kantitatif en kritik adımdır. Önerilen yöntemin başarılı bir şekilde uygulanması için, kullanıcıların akış salınımı 23, aşırı ısı azaltmak için bir LED ışık kaynağı kullanmak önlemek için, doğru tüp bağlantısı hizalamak sıvı teslimat için küçük bir şırınga ya da pnömatik yararlanmak gerekir, düşük Reynolds sayılarında kalibrasyon işlemini yapmak 24 ve daha yüksek mertebeden optik etkilere 31 ortadan kaldırmak için odak mikroakışkan cihaz yerleştirin. ölçülebilir en düşük gradyan y ∂ w / ∂, en yüksek ölçülebilir degrade ise (koyu desen, kameranın dinamik aralık bağlıdır (parlak desen, / y <0 w ∂)> 0) ulaşıldığında bıçak ağzı tamamen bloke seken ışık. Konsantrasyon gradyanı geniş bir tespit etmek için, yüksek bir ISO değeri sürece pozlanmþ veya aşırı maruz kalma oluşmaz olarak avantajlıdır. Mikro schlieren sistem ayırt edemiyor aşağıda tespit sınırı, kamera gidermeniz mümkün olan en az yoğunluk değişikliği bağlıdır. Minimal yoğunluk değişim gürültü derecesi ve tonlama düzeyleri ile sınırlıdır. Bu nedenle, büyük bir piksel derinliği ile yüksek hassasiyetli kamera, düşük sinyal uygulaması için arzu edilir.

mikro schlieren tekniğin önemi iki kat olduğu; Bir yandan, bir basit optik konfigürasyon ile gerçek zamanlı olarak kararsız tam-alan ölçümlerinin yapılabilmesini sağlar. Hiçbir yabancı madde akış alanını rahatsız tanıtıldı böylece Öte yandan, bu non-invaziv olduğunu. Mikro schlieren tekniği mikro fiber üç boyutlu homojen iki boyutlu projeksiyon ürettiği içinMevcut yöntemlerle örtülü kalır luidic cihaz, karmaşık karıştırma fenomen açıkça görülebilir. Bu tekniğin gelecekteki uygulamalar bir elektrokimyasal sürecinde konsantrasyon geçişlerini miktarının veya bir mikro akım ortamında mikrobiyal kemotaksis incelemek için besin degrade belirlenmesi sayılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Acknowledgements

Bu eser Hibe Sayısı 101-2221-E-002-064-My3 altında Bilim ve Tayvan Teknoloji Bakanlığı tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Permanent Epoxy Negative Photoresist MicroChem SU-8 2150
single side polished silicon wafer Light Technology S4W1PP5SABUP1 p-type,
diameter: 100±0.5 mm, thickness: 525±25 mm, orientation: (1 0 0)
syringe pump kdScientific kds210
syringe, i.e. 10 ml Terumo SS-10L2138
Hoffman modulation contrast microscope Leica Microsystems DM IL LED
5X objective lens Leica Microsystems N PLAN NA = 0.12
knife-edge custom made part
camera, i.e. high speed Integrated Design Tools NX7-S1
C-mount adapter HC 0.63x Leica Microsystems 541537
camera operating software Integrated Design Tools MotionPro X Studio 2.02.01
polydimethylsiloxane (PDMS) Dow Corning Sylgard-184 silicone elastomer kit
Teflon tubing, i.e. O.D. x I.D. 1/16 in. x 0.031 in. Supelco 58700-U
micro glass slide Matsunami Glass S2215
hot plate Yeong-Shin HP-303DN
distilled water, i.e. HPLC grade Alps Chemicals
ethyl alcohol, i.e. reagent grade Nihon Shiyaku Reagent EA448652
image processing software Mathworks MATLAB R2009a
computational fluid dynamics package ESI group CFD-ACE+ 2008

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics