Overordnede kursusmål
Kurset introducerer avancerede teoretiske emner inden for feltet
mikrofluidik, dvs. dynamikken for viskøse fluidstrømninger på
sub-millimeter skala under indflydelse af forskellige fysiske
kræfter. Du vil opnå et stærkt teoretisk fundament og et godt
udgangspunkt for efterfølgende M.Sc. projektarbejde om fluid fysik,
lab-on-a-chip systemer eller biologisk fluiddynamik.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Udlede Navier-Stokes (NS) ligning og kontinuitetsligningen fra
grundlæggende principper
- Udlede advektions-diffusions (AD) ligningen fra grundlæggende
principper
- Forklare den fysiske betydning af vigtige dimensionsløse tal i
mikrofluidik
- Opstille og løse modeller af strømninger i mikrofluidik ved
brug af NS ligningen
- Opstille og løse advektions-diffusions modeller af solut
transport ved brug af AD ligningen
- Forklare de fysiske principper for vekselvirkninger mellem
væsker og bløde materialer
- Anvende NS ligningen på mikrofluide strømninger i levende
celler
- Beskrive effekten af overfladespænding på dråber og
overflader
- Beskrive kræfterne på partikler i laminare
fluidstrømninger
- Beskrive fysikken bag partikeltransport i mikrofluide
strømninger
- Formulere og anvende grundlæggende principper inden for
geometrisk optik til partikelsporing og karakterisering af
mikrofluide strømninger
Kursusindhold
Mikrofluidik spiller en afgørende rolle for opdagelsen af nye
strømningsfænomener, udviklingen af teoretiske modeller og
eksperimenter på grænsen mellem fysik, ingeniørvidenskab og
biologi, og ved design af lab-on-a-chip systemer, der integrerer
hele laboratorier på enkelte mikrochips
Kurset vil hjælpe dig med at udvikle din teoretiske viden og
fysiske forståelse af fluiddynamik på mikroskala. Du vil lære den
grundlæggende fluiddynamiske teori, dvs. transportligningerne for
masse, impuls og opløste stoffer. Du vil blive bekendt med nogle af
de dimensionsløse tal, der beskriver fluidstrømninger, og du vil
lære at bruge dem til at opstille og analysere modeller i
mikrofluidik. Gradvist vil du lære metoder til at beskrive
avancerede mikrofluide effekter, inkl. strømninger i komplekse
kanalgeometrier. Desuden vil lære at anvende mikrofluidik på
tekniske og biologiske systemer.
Litteraturhenvisninger
Theoretical Microfluidics af Henrik Bruus, Oxford University Press
(Oxford 2008) og forelæsningsnoter
Bemærkninger
Teoretisk Mikrofluidik (10337) og Kontinuumsfysik (10346) kan
følges uafhængigt og overlap gælder kun introduktionen af de
grundlæggende fluiddynamiske ligninger.
Sidst opdateret
07. maj, 2020
