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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire
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Physical model and sensitivity analysis of volume metering in centrifugal microfluidics

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Vanraes, Valentin ULiège
Promoteur(s) : Gilet, Tristan ULiège
Date de soutenance : 4-sep-2023/5-sep-2023 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/18191
Détails
Titre : Physical model and sensitivity analysis of volume metering in centrifugal microfluidics
Auteur : Vanraes, Valentin ULiège
Date de soutenance  : 4-sep-2023/5-sep-2023
Promoteur(s) : Gilet, Tristan ULiège
Membre(s) du jury : Arnst, Maarten ULiège
Terrapon, Vincent ULiège
Langue : Anglais
Mots-clés : [en] Microfluidic
[en] Centrifugal microfluidic
[en] Volume metering
[en] Physical model
[en] Surface Evolver
[en] Sensitivity analysis
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Multidisciplinaire, généralités & autres
Centre(s) de recherche : Microfluidic Lab
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] In the context of the Medicare project, precise micro-litre of liquid must be selected through a metering operation unit integrated into a centrifugal microfluidic chip. The experimenters have highlighted the dependency of the selected volume with respect to the shape of the liquid-air interface. As the experiments are expensive, numerical methods must be developed in order to study the sensitivity of the selected volume with respect to geometrical and physical parameters that must be identified.\\

A 3D model using the Surface Evolver program as well as a 2D analytical model have been developed in order to perform a sensitivity analysis on the selected volume with respect to the geometry of the chamber, the capillary length and the contact angle. By comparing the results of the two models with each other and with the experiments it has been proved that they both predict with accuracy the shape of the liquid-air interface and the volume in the chamber.\\

The results of the sensitivity analysis have demonstrated that there exists some proportionality between the volume and the geometrical and physical parameters of the experiments. In addition, it has been established that the volume is the most sensitive to the capillary number, and so to the centrifugal acceleration of the microfluidic chip, and to the depth of the metering chamber. Finally, the study of the impact of the height of the operation unit with respect to the contact angle has proven that several shapes of the interface can coexist for the same height. However, the range of height where this phenomenon could happen is of the order of a tenth of a millimetre.


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Auteur

  • Vanraes, Valentin ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. phys., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Arnst, Maarten ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Computational and stochastic modeling
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Terrapon, Vincent ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Modélisation et contrôle des écoulements turbulents
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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