Численное моделирование процессов тепломассопереноса в микрофлюидном тепловом датчике потока

Численное моделирование процессов тепломассопереноса…

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5

Рыжков Виталий Витальевич

— сотрудник научно-образовательного центра «Функци-

ональные Микро/Наносистемы» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Российская Федерация,

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1).

Зверев Александр Вячеславович

— сотрудник научно-образовательного центра «Функци-

ональные Микро/Наносистемы» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Российская Федерация, 105005,

Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1).

Родионов Илья Анатольевич

— канд. техн. наук, руководитель научно-образовательного

центра «Функциональные Микро/Наносистемы» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Российская

Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1).

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Рыжков В.В., Зверев А.В., Родионов И.А. Численное моделирование процессов тепломассо-

переноса в микрофлюидном тепловом датчике потока // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Сер. Приборостроение. 2017. № 5. C. 70–84. DOI: 10.18698/0236-3933-2017-5-70-84

NUMERICAL SIMULATION OF HEAT AND MASS TRANSFER PROCESSES

IN A MICROFLUIDIC FLUID FLOW THERMAL SENSOR

V.V. Ryzhkov

vv.rizhkov@gmail.com

A.V. Zverev

azverev@bmstu.ru

I.A. Rodionov

irodionov@bmstu.ru

Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation

Abstract

Keywords

The paper gives an approach to numerical simulation of

heat and mass transfer processes in microfluidic thermal

flow sensors (MTFS). By numerical simulation methods in

the COMSOL, we investigated heat distribution from a

resistive type heater located on the lower surface of a rec-

tangular microchannel. Moreover, we identified the fluid

flow rate effect on the zone of maximum divergence

(ZMD) of the temperature field. Thus, it made it possible

to determine the distance from the heater, at which we

observed the greatest temperature difference between the

higher and lower RTDs. Furthermore, to increase the

sensitivity of the sensor, we suggested an innovative hybrid

flow rate measurement scheme. This scheme allowed us to

extend the measurement range of conventional MTFS by a

factor of three

COMSOL, microfluidics,

lab-on-chip, calorimetric flow

sensor, numerical simulation,

fluid dynamics, CFD

Received 23.06.2017

REFERENCES

[1] George M. Whitesides. The origins and the future of microfluidics.

Nature

, 2006, vol. 442,

pp. 368–373. DOI: 10.1038/nature05058