A Lattice Boltzmann Model for Non-Equilibrium Flows in Micro/Nano-systems

微纳系统中非平衡流动的格子玻尔兹曼模型

基本信息

  • 批准号:
    EP/D07455X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The technology of Micro/Nano-Electro-Mechanical Systems and Micro-Total-Analysis Systems has developed rapidly in the last decade. These miniaturised systems offer the potential to increase yields significantly in chemical, biological and clinical analyses and will lead to significant reductions in process time and reagent consumption. However, there is a major problem in predicting the performance of devices that depend on manipulating gas flows. The thermodynamic quasi-equilibrium hypothesis, on which the Navier-Stokes equations depend, is inappropriate when the mean free path of the gas molecules is comparable to the characteristic dimension of these micro/nano-systems. This research aims to explore whether a mesoscopic lattice Boltzmann equation (LBE) methodology can be established that can predictively model the non-equilibrium gas dynamics in a system with a characteristic length scale between 0.1-1000 microns, which we refer to as a micro/nano-system in the following sections. We will test our LBE model against published observations in a variety of flow configurations and with experimental data provided by BOC Edwards. If successful, the outcomes of this research would contribute to the development of an efficient simulation capability for gas flows in industrially-relevant micro/nano-system geometries.
微纳机电系统和微全分析系统技术近十年来发展迅速。这些小型化系统具有显着提高化学、生物和临床分析产量的潜力,并将显着减少处理时间和试剂消耗。然而,预测依赖于操纵气流的设备的性能存在一个主要问题。当气体分子的平均自由程与这些微/纳米系统的特征尺寸相当时,纳维-斯托克斯方程所依赖的热力学准平衡假设是不合适的。本研究旨在探索是否可以建立一种介观晶格玻尔兹曼方程(LBE)方法,该方法可以预测模拟特征长度尺度在0.1-1000微米之间的系统中的非平衡气体动力学,我们在以下章节中将其称为微/纳米系统。我们将根据已发表的各种流动配置的观察结果以及 BOC Edwards 提供的实验数据来测试我们的 LBE 模型。如果成功,这项研究的成果将有助于开发工业相关微/纳米系统几何形状中气流的有效模拟能力。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Accuracy analysis of high-order lattice Boltzmann models for rarefied gas flows
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2010.10.023
  • 发表时间:
    2009-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Meng;Yonghao Zhang
  • 通讯作者:
    J. Meng;Yonghao Zhang
Lattice Boltzmann modelling Knudsen layer effect in non-equilibrium flows
  • DOI:
    10.1209/0295-5075/83/40008
  • 发表时间:
    2008-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G. Tang;Y. H. Zhang;X. Gu;D. Emerson
  • 通讯作者:
    G. Tang;Y. H. Zhang;X. Gu;D. Emerson
Simulating fluid flows in micro and nano devices: the challenge of non-equilibrium behaviour
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  • 作者:
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  • 作者:
    David Emerson
  • 通讯作者:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
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Creating a Cellular Automaton Model of Tumor Growth with Lattice Boltzmann Modeling
使用格子玻尔兹曼模型创建肿瘤生长的细胞自动机模型
  • 批准号:
    409613-2011
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 33.27万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
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