Chương 3 Kết quả và thảo luận
3.1.Mô phỏng chất lỏng chảy trong kênh dẫn
Kênh dẫn được thiết kế dùng cho phản ứng nhân gene (PCR) với hai đầu vào (inlet) và một đầu ra (outlet). Hình 14 là kết quả thiết kế hệ vi lưu trong đó đầu inlet thứ nhất cho các thành phần hóa chất dùng trong phản ứng PCR, đầu inlet thứ hai cho DNA. Các thành phần được trộn đều với nhau thật nhanh trong thân kênh, rồi vào buồng chứa – nơi thực hiện phản ứng PCR.
Hình 14. Cấu trúc của kênh dẫn
Hình 15. Đặt áp suất ban đầu cho inlet và outlet
Hai đầu inlet được bơm với điều kiện áp suất ban đầu là 1500 Pa và áp suất đầu ra (outlet) bằng 0 (hình 15).
Hình 16. Sản phẩm của COMSOL
Sau khi chạy xong, chương trình COMSOL cho ra kết quả hội tụ như hình 16. Cột màu Slice bên trái thể hiện vận tốc dòng chảy trong kênh, vận tốc nhỏ nhất được biểu hiện bằng màu xanh dương, vận tốc lớn nhất biểu hiện bằng màu đỏ nâu. Vận tốc dòng chảy trong kênh được mô tả như trong hình 16. Cột màu Boundary bên phải thể hiện áp suất chất lỏng trong kênh, áp suất thấp nhất được biểu hiện bằng màu nâu đen, áp suất lớn nhất thể hiện bằng màu vàng nhạt. Ở đây, áp suất được mô tả như trên (hình 16). Hình trên được chụp ở thời gian t = 0.1s.
Theo như kết quả mô phỏng, ở hai đầu lối vào có vận tốc ban đầu 150mm/s (tương ứng với cột màu ở bên cạnh). Khi vào đến thân kênh dòng chảy được tăng tốc đến 300 mm/s. Nhưng nhận thấy rằng chỉ có dòng chảy ở giữa kênh mới đạt được vận tốc lớn, còn phần chất lỏng tiếp xúc với kênh thì có vận tốc nhỏ hơn do có lực dính ướt.
Với việc sử dụng chương trình COMSOL, ta có thể khảo sát quá trình vận chuyển của chất lỏng trong kênh, kiểm soát và đo được vận tốc dòng chảy và áp suất chất lỏng theo thời gian.