Écoulement de gouttes dans des microcanaux : simulations numériques et expériences

Abstract

La microfluidique est de plus en plus utilisée pour construire un vaste panel d'outils dont les applications concernent, par exemple, l'utilisation de microgouttes comme des réacteurs chimiques. Dans ce papier, on présente une nouvelle méthode de simulation numérique pour des écoulements de deux fluides immiscibles et incompressibles en microfluidique. Cette approche Level Set permet des simulations rapides et précises de l'évolution de gouttes dans des microcanaux. On étudie ici, plus spécifiquement, les dynamiques de mélange au sein des microgouttes : les simulations numériques sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. On retrouve les phénomènes de zones mortes à l'avant et à l'arrière des gouttes. De plus, on met en évidence divers régimes de mélange dans les gouttes, en fonction des différents paramètres, que sont entre autres, le volume des gouttes, les vitesses d'injection, les contrastes de viscosités ou encore le confinement.