Tilted Micro Air Jet for Flow Control

In this paper, we present an interesting method to microfabricate a tilted micro air jet generator. We used the well-know deep reactive ion etching (DRIE) technique in order to realize in a silicon substrate a double side etching. For aircraft and cars, micro air jets will take an important place for fluid control. Micro air jets are characterized by their speed, frequency and tilt. Usually, this micro air jets are produced by fluidic microsystems. We presented experimental results about micro tilted air jets. A comparison between finite element method simulation, theory and experimental results are performed to define the microsystem geometry leading a specific air jet angle

Adaptive wall treatment for the elliptic blending Reynolds stress model

International audienceWall functions are widely used in CFD in order to significantly reduce the computational cost compared to so called Low-Reynolds number formulations. They are, however, particularly restrictive in terms of meshing as they require the first calculation point to fall into the logarithmic region. Industrial simulations of internal flows, such as the ones encountered in nuclear applications, are particularly challenging due to their inherent complexity that makes it difficult to satisfy those conditions everywhere.The present study focuses on a new algebraic adaptive wall treatment for the Elliptic Blending Reynolds Stress Model (EB-RSM) by extending some of those recently proposed approaches. Blending functions that ensure a correct asymptotic behaviour at the wall for the velocity and the turbulent variables are introduced and boundary conditions are prescribed at the first near-wall cell. The approach shows very promising results on fully developed channel flows, comparable to what is obtained using a numerical integration down to the wall

Micropositioning and Fast Transport Using a Contactless Micro-Conveyor

International audienceThe micro-conveyor is a 9 x 9 mm2 manipulation surface able to move millimeter-sized planar objects in the four cardinal directions using air flows. Thanks to a specific design, the air flow comes through a network of micro-channels connected to an array of micro-nozzles. Thus, the micro-conveyor generates an array of tilted air jets that lifts and moves the object in the required direction. In this paper, we characterize the device for transport and positioning tasks and evaluate its performances in terms of speed, resolution and repeatability. We show that the micro-conveyor is able to move the object with a speed up to 137 mm* s-1 in less than 100 ms whereas the positioning repeatability is around 17.7 µm with feedback control. The smallest step the object can do is 0.3 µm (positioning resolution). Moreover, we estimated thanks to a dynamic model that the speed could reach 456 mm* s-1 if several micro-conveyors were used to form a conveying line

Extension to various thermal boundary conditions of the elliptic blending model for the turbulent heat flux and the temperature variance

International audienceA new formulation of the model used in the near-wall region for the turbulent heat flux is developed, in order to extend the Elliptic Blending Differential Flux Model of Dehoux et al., Int. J. Heat Fluid Fl. (2017), to various boundary conditions for the temperature: imposed wall-temperature, imposed heat flux or Conjugate Heat Transfer (CHT). The new model is developed on a theoretical basis in order to satisfy the near-wall budget of the turbulent heat flux and, consequently, its asymptotic behavior in the vicinity of the wall, which is crucial for the correct prediction of heat transfer between the fluid and the wall. The models of the different terms are derived using Taylor series expansions and comparisons with recent direct numerical simulation data of channel flows with various boundary conditions. A priori tests show that this methodology makes it possible to drastically improve the physical representation of the wall/turbulence interaction. This new differential flux model relies on the thermal-to-mechanical timescale ratio which depends on the thermal boundary condition at the wall. The key element entering this ratio is ε θ , the dissipation rate of the temperature variance θ 2. Thus, a new near-wall model for this dissipation rate is proposed, in the framework of the second-moment closure based on the elliptic-blending strategy. The computations carried out in order to validate the new differential flux model demonstrate the very satisfactory prediction of heat transfer in the forced convection regime for all kinds of thermal boundary condition

Homogénéisation de l'écoulement dans une cellule de Hele-Shaw et caractérisation par µPIV en champ large

Dans les capteurs biologiques basés sur la microfluidique, l'analyte d'intérêt est en général amené en contact avec une surface fonctionnalisée où il est capturé. Cette surface est ensuite analysée par mesure optique (SPR...) ou acoustique (QCM...), permettant ainsi de quantifier précisément les analytes présents dans le liquide. Notre groupe développe des capteurs acoustiques à base de membranes résonantes couplées qui sont agencées en matrice pour augmenter la sensibilité du capteur. Cette architecture nécessite l'utilisation d'une grande chambre d'analyse, de l'ordre de 1cmx1cm, où les écoulements doivent être contrôlés pour garantir une bonne homogénéité des débits sur l'ensemble de la surface du capteur lors de l'insertion ou du renouvellement des fluides dans la cavité. On limite ainsi les écarts de traitement lors des réactions de fonctionnalisation, de capture, d'inactivation ou encore lors des étapes de nettoyage de la surface de capture. Il est dès lors nécessaire de concevoir des puces microfluidiques où la géométrie et les caractéristiques des fluides permettent un écoulement homogène sans zone morte ou zone de recirculation au sein de la chambre. Ainsi nous avons étudié différentes géométries de canaux d'entrée et de sortie dans une chambre microfluidique de grande surface et de faible profondeur, à travers des simulations par éléments finis en 2D et par le développement d'un banc expérimental de caractérisation d'écoulements. Pour minimiser le volume de l'échantillon à analyser et pour faciliter la diffusion des bio-analytes vers la surface d'interaction, nous avons fixé la hauteur de la chambre à 80µm. Dans ces conditions, nous nous plaçons dans un régime d'écoulement laminaire et la cavité microfluidique peut être assimilée à une cellule de Hele-Shaw de 1cm x 1cm de côté. La simulation des écoulements par éléments finis de ces structures a été faite sous COMSOL en utilisant le modèle laminaire 2D avec approximation de faible profondeur, qui correspond bien à l'écoulement de Hele-Shaw. Nous avons étudié 5 configurations différentes en faisant varier le nombre et l'espacement des canaux d'alimentation (1 entrée/1 sortie, 16 entrées/1 sortie, 16 entrées/16 sorties) et la géométrie de la chambre (carrée, losange, bézier). L'objectif de vitesse moyenne dans la chambre était de 200µm/s et l'uniformité de l'écoulement a été évaluée en observant le profil de vitesse dans différentes sections. Pour l'étude expérimentale, les dispositifs microfluidiques ont été réalisés par microfabrication en salle blanche. Les canaux fluidiques et la chambre sont structurés dans un substrat de silicium par gravure chimique KOH puis la chambre est refermée par collage anodique d'un substrat de verre autorisant l'observation optique.  La mesure expérimentale des vitesses d'écoulement a demandé de concevoir un nouveau banc de µPIV permettant l'observation sur un champ d'un cm², tout en visualisant, en lumière blanche, des particules de faible taille. Ces particules en mélamine ont un diamètre de 920 nm pour répondre aux contraintes de sédimentation et de non modification des écoulements. La mesure locale du champ de vitesse est obtenue par corrélation entre des paires d'images espacées de 50ms, puis en faisant une moyenne sur 100 paires d'image. Nous présenterons dans l'exposé la comparaison entre les résultats expérimentaux et numériques pour les différentes chambres étudiées, qui montrent que l'on peut améliorer, en fonction de la configuration de la chambre, l'homogénéité des écoulements d'un facteur d'environ 5 sur 80% de la section

Acoustic manipulation of droplets

International audienceAcoustic&nbsp; manipulation of droplets<br&g

Displacement of droplets on a vibrating structure

International audienc

Marketing et performance

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Etude, réalisation et caractérisation de microsystèmes pour la manipulation de liquides

BESANCON-BU Sciences Staps (250562103) / SudocSudocFranceF