Acoustic Streaming in a Microchannel Cross Section
Application ID: 17087
Recent advances in the fabrication of microfluidic systems require handling of live cells and other micro particles as well as mixing. All this can, for example, be achieved using acoustic radiation forces and the viscous drag from the streaming flow.
Streaming: Due to the nonlinear terms in the Navier-Stokes equations, harmonic perturbation of the flow will lead to a net time-averaged flow called acoustic streaming. Acoustic streaming is a second order (nonlinear) acoustic effect. The effect can be simulated in two ways: either by direct simulation solving the nonlinear Navier-Stokes equations, or as shown here by separation of time scales.
Radiation Force: Due to nonlinear terms in the governing equations momentum can be transferred from an acoustic field to particles. This results in a net force acting on the particles – the acoustic radiation force.
The trajectory of particles in devices will be governed by the balance between the viscous drag force (from the streaming flow) and the acoustic radiation force. This model shows how to include and model both using COMSOL Multiphysics.
The model presented here is based on the papers:
P. B. Muller and H. Bruus, "Numerical study of thermoviscous effects in ultrasound-induced acoustic streaming in microchannels," Phys. Rev. E 90, 043016 (2014).
J. T. Karlsen and H. Bruus, “Forces acting on a small particle in an acoustical field in a thermoviscous fluid,” Phys. Rev. E 92, 043010 (2015).

この model の例は, 通常次の製品を使用して構築されるこのタイプのアプリケーションを示しています.
ただし, これを完全に定義およびモデル化するには, 追加の製品が必要になる場合があります. さらに, この例は, 次の製品の組み合わせのコンポーネントを使用して定義およびモデル化することもできます.
- COMSOL Multiphysics® and
- 音響モジュール and
- 粒子追跡モジュール
アプリケーションのモデリングに必要な COMSOL® 製品の組み合わせは, 境界条件, 材料特性, フィジックスインターフェース, パーツライブラリなど, いくつかの要因によって異なります. 特定の機能が複数の製品に共通している場合もあります. お客様のモデリングニーズに適した製品の組み合わせを決定するために, 製品仕様一覧 を確認し, 無償のトライアルライセンスをご利用ください. COMSOL セールスおよびサポートチームでは, この件に関するご質問にお答えしています.