Научный сотрудник АГУ изучил новый метод управления потоком в капельном реакторе
14.07.2023
Результаты исследований в области микрогидродинамики опубликованы в международном журнале Physics of Fluids (издательство AIP). Работа выполнена старшим научным сотрудником лаборатории «Математическое моделирование и информационные технологии в науке и образовании», кандидатом физико-математических наук Константином Колеговым совместно с коллегами из ИТФ имени Л. Д. Ландау и ФНИЦ «Кристаллография и фотоника».
Статья посвящена изучению нового метода управления потоком жидкости в капле, подвешенной внутри кольца из тонкой проволоки между двумя термоэлементами. В работе теоретически исследуется гидродинамика, возникающая из-за перепада температуры в области между термоэлементами. Причина возникновения потока, в первую очередь, связана с эффектом Марангони.
«Мои соавторы получили аналитическое решение для этой задачи. Благодаря этому теперь можно предсказывать структуру и скорость потока жидкости в зависимости от значения градиента температуры. Чтобы подтвердить правильность полученного решения, я провёл серию численных расчётов с использованием коммерческого пакета FlexPDE. Мы сопоставили данные, полученные разными методами, и обнаружили количественное согласие результатов», — делится Константин Колегов.
Он отмечает, что эта разработка может быть применима в качестве микрореактора для обработки небольших количеств химических ингредиентов, биологических и клеточных проб, бактериальной флоры и так далее. Преимущество «подвешенной» капли состоит в том, что она не соприкасается с подложкой. Таким образом, исключаются процессы, связанные с нежелательным осаждением компонентов суспензий. Такая система может быть использована для смешивания небольшого количества реактивных материалов, для изучения механических свойств пептидов и ДНК, для выращивания клеток в соответствующем водном растворе и так далее.
«В нашей лаборатории решается множество перспективных задач, носящих междисциплинарный характер. Современное вычислительное оборудование и программное обеспечение, как правило, мы закупаем за счёт привлечения финансирования в виде грантов. К примеру, в этом году нами был приобретён дорогостоящий инженерный пакет COMSOL Multiphysics. Но, к сожалению, для дальнейшего развития научной школы этого недостаточно: не хватает узких квалифицированных специалистов. Остаётся надежда на привлечение к научной работе талантливой и целеустремленной молодёжи. Будет здорово, если такие студенты захотят пройти производственную практику в нашей лаборатории вместо того, чтобы для этой цели поехать в другой регион, где зачастую они поступают в магистратуру после окончания бакалавриата в АГУ. Возможно, кто-то из молодых специалистов захочет остаться работать в нашей лаборатории», — рассказывает учёный.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда. Ознакомиться с проектом можно по ссылке.
Также можете ознакомиться со статьёй, перейдя по ссылке.
Справочно:
Журнал Physics of Fluids от издательства American Institute of Physics индексируется БД Scopus и WoS. Импакт-фактор составляет 4.6 (по данным Journal Citation Reports, 2022). Журнал входит в 1-й квартиль (Q1).
Метки новости
