Микро - нано флуидика

ID: 0940
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Стевановић Д. Невена
извођачи: Стевановић Д. Невена
контакт особа: Стевановић Д. Невена
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени+усмени
катедра: катедра за механику флуида

извођења

циљ

Циљеви предмета су стицање академских знања о процесима микро и нано струјања флуида, овладавање научним и стручним методама за предвиђање, анализу и истраживање струјања гасова и течности у каналима чија је карактристична димензија реда величине микрометра и нанометра.

исход

Студенти се оспособљавају да: -Примене основне једначине механике флуида тј. једначину континуитета, количине кретања и енергије за описивање струјања стишљивог и нестишљивог флуида у микро и наноканалима; -Да прорачунају поље притиска и брзине за изотермско нестишљиво и стишљиво струјање у микро и наноканалима, микро и наноцевима и лежајима за граничне услове континуума; -Да прорачунају поље притиска и брзине за изотермско стишљиво струјање у микроканалима, микроцевима и микролежајима за режим струјања са клизањем; -Да прорачунају поље притиска, брзине и температуре за неизотермско стишљиво струјање у микроканалима, за режим струјања са клизањем; -Да прорачунају поље притиска и брзине за електроосмотско струјање у микро и наноканалу и цеви. -Да применом закона дифузије и добијених аналитичких решења одреде промену концентрације супстанце у каналу малог попречног пресека у коме флуид мирује, као и у случају кад се флуид креће. -Да одреде равнотежну висину у капилари и време потребно за њено достизање, као и промену положаја течности са временом у капиларној пумпи.

садржај теоријске наставе

Теоријска настава обухвата: основне једначине механике флуида примењене на моделирање процеса струјања гасова и течности у микро и нано каналима, као и упознавање са утицајем разређености, граничним условима клизања и температурског скока на зиду, проучавање могућности kонтроле и манипулације струјања флуида у нано и микроструктурама, упознавање са феноменом двојног електричног слоја, Дебајевом дужином, електрокинетичким ефектима као што је електрофореза и електроосмоза који су често присутним у микро и нанофлуидици, основним једначинама дифузије и неким тачним аналитичким решењима за пренос супстанце у флуиду, могућношћу коришћења процеса дифузије за мешање и сепарацију у микросистемима, капиларним појавама које су значајне за микро и наносистеме, капиларном пумпом.

садржај практичне наставе

Практична настава обухвата: примену основних једначина механике флуида, тачна решења за струјање гасова кроз микро и нано структуре које узимају у обзир различите утицаје: разређеност, клизање и температурски скок на зиду, прорачун електроосмотских струјања за различите геометрије канала узимајући у обзир присуство двојног слоја и Дебај-Хакелове (Debye-Huckel) апроксимације за расподелу густине наелектрисања у електричном двојном слоју, прорачун електроосмотске пумпе различитих конструкција,прорачун простирања супстанце услед дифузије и адвекције за различите услове, прорачун капиларног кретања флуида и капиларне пумпе.

услов похађања

Услов: Уписан трећи семестар Мастер студија

ресурси

[1]Stevanović N., Osnove mikrofluidike i nanofluidike, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2014. [2] Karniadakis G., Beskok A., Aluru N., Microflows and Nanoflows Fundamental and Simulations, Springer, 2005. [3] Kirby, B., Micro and Nanoscale Transport in Microfluid Devices, Cambridge University Press, 2010. [4] Dongqing L., Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics, Springer, 2008. [5]Stevanović,N.,Strujanje razređenih gasova u mikrokanalima, Mašinski fakultet Beograd,2010.

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 25
разрада и примери (рекапитулација): 5

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 0
лабораторијске вежбе: 0
рачунски задаци: 20
семинарски рад: 5
пројекат: 0
консултације: 5
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 5
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
преглед и оцена семинарских радова: 5
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 0
тест са оцењивањем: 0
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 0
лабораторијска вежбања: 0
рачунски задаци: 40
семинарски рад: 20
пројекат: 0
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 30

литература

Kirby, B., Micro and Nanoscale Fluid Mechanics Transport in Microfluid Devices, Cambridge University Press, 2010.; Dongqing L., Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics, Springer, 2008.; Bruus H., Theoretical Microfluidics, Oxford University Press, 2008.; Tabeling P., Introduction to Microfluidics, Oxford University Press, 2005.;