Wyniki 1-10 spośród 16 dla zapytania: authorDesc:"Eugeniusz KURGAN"

Dipole moment calculation in two-dimensional DC dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

In this paper two-dimensional dielectrophoresis is described. First electric field distribution in particle and surrounding fluid is calculated and next dipole moment and surface charge density is derived. These values are fundamental for force calculation in two-dimensional dielectrophoresis and in simulation velocity distribution in interdigitated electrodes. Streszczenie. W tej publikacji omówiono zjawisko dielektroforezy w dwóch wymiarach. Najpierw odpowiednie równania pole zostaną analitycznie rozwiązane, a następnie zostaną wyprowadzone wzory na wartość momentu dipolowego cząsteczki zanurzonej w dielektrycznym płynie. Wielkości te mają podstawowe znaczenie w obliczaniu sił i momentów działających na cząsteczkę oraz na wyznaczanie rozkładu prędkości w urządzeniach do separacji cząstek. (Obliczenie momentu dipolowego w dwuwymiarowej DC dielektroforezie) Keywords: dielectrophoresis, dipole moment calculation Słowa kluczowe: dielektroforeza, obliczanie wartości momentu dipolowego. Introduction The study of the dielectrophoretic properties of micrometer particles has gained special interest in presentday applications of biomedical engineering and in other fields of sciences. One of the most important steps in many biomedical operations consists of separating and concentrating the mixture of particles such as cells from the background fluid and positioning them into selected locations near electrodes for subsequent treatments and analysis. The use of direct current (DC) or alternating current (AC) electric field has great potential for such applications. It has been shown that dielectrophoretic forces, which arise from the interaction of non-uniform DC or AC electric field with the induced dipole moment in the particle [1], can be used for the analysis and separation of a variety of microscopic particles, particularly biological particles such as cells [2], viruses [3], and DNA [4]. Depending on the dielectric properties of the pa[...]

Influence of electrolyte parameters on voltage and current density in the PEM fuel cell

Czytaj za darmo! »

In this paper water management in proton exchange membrane (PEM) fuel cell is considered. First mass conservation law for water is applied. Next proton transport is described by the Nernst-Planck equation and liquid water convection velocity is eliminated by the Schlogl equation. Electro-osmotic drag coefficient is related to hydrogen index and experimentally determined swelling coefficient. Three partial differential equations for molar water concentration Cw, electric potential ƒÚ and water pressure Pw are formulated. Current density vector i is derived from proton flux expression. These equations together with adequate boundary conditions were solved using finite element method. The distribution of electric potential and current density in function of geometrical parameters is investigated. At the end some illustrative example is given. Streszczenie. W tej publikacji omowiono sposob gospodarki wod. w ogniwie paliwowym (PEM) z membrana protonowo wymienn.. Najpierw zastosowano prawo zachowania masy. Nast.pnie transport protonow opisano za pomoc. rownania Nernsta-Plancka, z ktorego pr.dko.. konwekcji wyeliminowano za pomoc. rownania Schlogla. Zosta.y sformu.owane trzy rownania ro.niczkowe cz.stkowe wzgl.dem molowej g.sto.ci wody Cw, potencja.u elektrycznego ƒÚ oraz ci.nienia wody. Wektor g.sto.ci pr.du i zosta. wyprowadzony z wyra.enia na strumie. protonow. Rownania te wraz z odpowiednimi warunkami brzegowymi zosta.y rozwi.zane za pomoc. metody elementow sko.czonych. Zosta. zbadany wp.yw parametrow opisuj.cych membran. na rozk.ad potencja.u oraz wektora g.sto.ci pr.du. (Wp.yw parametrow elektrolitu na napi.cie i g.sto.. pr.du ogniwa paliwowego PEM) Keywords: PEM fuel cells, finite element method, proton exchange membrane. S.owa kluczowe: ogniwa paliwowe PEM, metoda elementow sko.czonych, membrana protonowo-wymienna. Introduction In contemporary word people seeks alternative power sources. Vehicular emissions arising from combusti[...]

Forces acting on multilayer dielectric particle in DC dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

Dielectrophoresis has become a common method in biotechnology and other areas civil engineering for a wide range of applications dealing with sorting of single cells, centrifugation-free exposure of cells to different media or candidate drugs, accumulation of bacteria and viruses for improved detection, transient contact formation between two cells for signal transduction experiments and controlled fusion after individual characterization of two cells. In this publication numerical method of computation of force acting on multilayer particle is given. Streszczenie. Dielektroforeza staje się powszechną metodą sortowania cząstek dielektrycznych takich jak, komórki, bakterie czy wirusy, w biotechnologii oraz innych dziedzinach. W publikacji tej została podana numeryczna metoda obliczania siły, jak działa na cząstkę o dowolnym kształcie oraz dowolnej budowie wewnętrznej składającej się z wielu warstw dielektrycznych o zadanych parametrach. (Siły oddziaływania na cząsteczki o budowie warstwowej w dielektroforezie stałoprądowej) Keywords: dielectrophoresis, finite element method, multilayer particles. Słowa kluczowe: dielektroforeza, metoda elementów skończonych, cząsteczki wielowarstwowe. Introduction Dielectrophoresis phenomenon (DEP) arises from the interaction between a polarized dielectric particle and a non-uniform constant or alternating electric field [1]. The non-uniformity of the electric field in dielectric fluid originates from the static field spatial variation (DC-DEP), the sinusoidal time variation (AC-DEP), or the by the coupling time with space what gives as electro-rotation or travelling-wave DEP. Because the electric field can be scaled down to microscale, a highly non-uniform electric field can be generated at relatively lower voltages. The induced by external field charge separation inside the dielectric particle or at the interface between the particle and the suspending fluid produces unbalanced Coulombic force, whi[...]

Stress Calculation in Two-Dimensional DC Dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

In this paper two-dimensional dielectrophoresis is described. First electric field distribution in particle and surrounding fluid is calculated and next stresses acting from both sides suspension-particle boundary are calculated. These values are fundamental for force calculation in twodimensional dielectrophoresis and in simulation velocity distribution in interdigitated electrodes. Streszczenie. W tej publikacji omówiono zjawisko dielektroforezy w dwóch wymiarach. Najpierw odpowiednie równania pole zostaną analitycznie rozwiązane, a następnie zostaną wyprowadzone wzory na wartość tensora naprężeń Maxwella działającego na obie strony cząsteczki. Wielkości te mają podstawowe znaczenie w obliczaniu sił i momentów działających na cząsteczkę oraz na wyznaczanie rozkładu prędkości w urządzeniach do separacji cząstek. (Obliczenia naprężeń w dwuwymiarowej DC dielektroforezie) Keywords: dielectrophoresis, Maxwell stress tensor calculation Słowa kluczowe: dielektroforeza, tensor naprężeni Maxwella. Introduction It is well-known that an electrically neutral but polarizable particle, suspended in a dielectric or conducting fluid, under the influence of a non-uniform electric field tends to move towards the region of highest electric field intensity. This migration caused by dielectric polarization forces is discovered by Pohl [1] and named as dielectrophoresis. During the past years dielectrophoresis has proved to be of very important in many applications such as, for example, industrial filtration of liquids, dielectric solid - solid separations and biological analyses. There are many reasons for studying a behavior of particles and fluid globules immersed fluid suspension and placed in electric fields. Among different the chemical engineering applications [2] are the determination of forces acting on droplets exiting electrospray nozzles, the enhancement of heat and mass transfer in emulsions by the imposition of electric fields [3], elec[...]

Comparison of different force calculation methods in DC dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

In this paper two-dimensional dielectrophoresis is described. First electric field distribution in particle and surrounding fluid is calculated and next stresses acting from both sides suspension-particle boundary are calculated. These values are fundamental for force calculation in twodimensional dielectrophoresis and in simulation velocity distribution in interdigitated electrodes. Streszczenie. W tej publikacji omówiono zjawisko dielektroforezy w dwóch wymiarach. Najpierw odpowiednie równania pola zostaną analitycznie rozwiązane, a następnie zostaną wyprowadzone wzory na wartość tensora naprężeń Maxwella działającego na obie strony cząsteczki. Wielkości te mają podstawowe znaczenie w obliczaniu sił i momentów działających na cząsteczkę oraz na wyznaczanie rozkładu prędkości w urządzeniach do separacji cząstek.(Porównanie różnych metod obliczania sił w DC dielektroforezie) Keywords: dielectrophoresis, Maxwell stress tensor calculation Słowa kluczowe: dielektroforeza, tensor naprężeń Maxwella. Introduction In comparison to electrophoresis, by which we understand particle motion due to the force resulting from coupling between an applied external electric field and a charge particle, dielectrophoresis has the disadvantage that the polarization forces acting on polarized particle are quite weak. In general, efficient particle manipulation in microelectrode arrangement requires taken into account other factors, such as viscous, buoyancy, and electrohydrodynamic forces. This constitutes complicated system of mathematically coupled different physical fields, which results in mutually coupled system partial differential equations. From practical point of view only numerical methods can give from practical point of view satisfactory results. Based on the measurement of electric and dielectric properties, a further study of selective segregation and purposeful manipulation of micro- or nanostructures of living organisms can be achieved. [...]

Numerical computation of mutual force acting between two particles in DC dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

Dielectrophoresis, arising from spatially nonuniform electric fields, has become one of the more promising tools for particle manipulation in microfluidics and nanofluidics. Dielectrophoresis is the translational motion of neutral matter caused by polarization effects in a non-uniform electric field. It is considered force acting on two particles placed close each other an influence of mutual distance between them on this force has been discussed. Nonuniform field with high gradient has been obtained by two electrodes polarised by DC potential. Laplace’s partial differential equation was solved by finite element method. Surface stress densities was calculated by Maxwell stress method on both sides of the particle surface and next integrate on this surface giving total force acting on particle. Streszczenie. Ponieważ środowisko obliczeniowe jest liniowe, niejednorodne i izotropowe, to do obliczenia rozkładu potencjału zostanie użyte również i w tym przypadku równanie Laplace’a i rozwiązane ono zostanie metodą elementów skończonych trójkątnych z sześcienną aproksymacją niewidomej w każdym elemencie. Naprężania powierzchniowe po obu stronach powierzchni cząsteczki liczone jest metodą naprężeń Maxwella, a następnie całkowane po całej powierzchni cząsteczki, po to aby otrzymać całkowitą siłę działającą na cząsteczkę. (Obliczenia numeryczne siły wzajemnej między dwoma cząstkami w dielektroforezie DC) Keywords: dielectrophoresis, dipole force calculations, Maxwell stress method Słowa kluczowe: dielektroforeza, siły działających na dipol, metoda naprężeń Maxwella. Introduction It is well-known that an electrically neutral but polarizable particle, suspended in a dielectric or conducting fluid, under the influence of a non-uniform electric field tends to move towards the region of highest electric field intensity. This migration caused by dielectric polarization forces is discovered by [2] and named as dielectrophoresis. During the p[...]

Influence of numerical method on computational accuracy in DC dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

Dielectrophoresis is the translational motion of neutral matter caused by polarization effects in a non-uniform electric field. Dielectrophoresis, arising from spatially nonuniform electric fields, has become one of the more promising tools for particle manipulation in microfluidics and nanofluidics. Because numerical accuracy of computations of force acting on particle is of great importance, the author has been investigating in this paper numerical error analysis in two-dimensional DC dielectrophoresis. Nonuniform field with high gradient has been obtained by assuming nonlinear permittivity what allowed analytical calculation of potential and electric strength and its gradient distribution. Analytical calculation of forces acting on particle is compared with numerical values computed with finite element method. Streszczenie. W publikacji tej omówiono analizę błędu obliczania siły działającej na cząsteczkę w polu elektrycznym o dużym gradiencie. Ponieważ w ogólnym przypadku jest bardzo trudno obliczyć analitycznie rozkład potencjału oraz pola elektrycznego wraz z jego gradientem, przyjęto bardzo prosty kształt analizowanego obszaru w postaci prostokąta wraz z nieliniową zależnością przenikalności elektrycznej od współrzędnych przestrzennych. Porównano wyniki obliczeń analitycznych z wynikami obliczeń opartych na metodzie elementów skończonych. (Wpływ metod numerycznych na dokładność dielektroforezy DC) Keywords: dielectrophoresis, dipole force calculations, error calculation Słowa kluczowe: dielektroforeza, siły działających na dipol, obliczanie błędu. Introduction Despite this growing importance of dielectrophoresis is, little attention has been paid to the theoretical and analysis. Although dielectrophoresis is only possible in strong divergent electric fields, theoretical analyses are usually based on equations derived from uniform field behavior. The calculation of DEP force acting on particle has been reported as a difficult task [...]

Calculation of Forces in AC Dielectrophoretic Separation

Czytaj za darmo! »

In this paper two-dimensional dielectrophoresis is described. First electric field distribution in particle and surrounding fluid is calculated and next dipole moment and surface charge density is derived. These values are fundamental for force calculation in two-dimensional dielectrophoresis and in simulation velocity distribution in interdigitated electrodes. Streszczenie. W tej publikacji omówiono zjawisko dielektroforezy w dwóch wymiarach. Najpierw odpowiednie równania pole zostaną rozwiązane analityczni, a następnie zostaną wyprowadzone wzory na wartość momentu dipolowego cząsteczki zanurzonej w płynie dielektrycznym. Wielkości te mają podstawowe znaczenie w obliczaniu sił i momentów działających na cząsteczkę oraz na wyznaczanie rozkładu prędkości w urządzeniach do separacji cząstek. (Obliczanie sił w urządzeniach do separacji cząstek) Keywords: dielectrophoresis, dipole force calculations Słowa kluczowe: dielektroforeza, obliczanie wartości sił działających na dipol. Introduction Despite this growing importance of dielectrophoresis is, little attention has been paid to the theoretical and analysis. Although dielectrophoresis is only possible in strong divergent electric fields, theoretical analyses are usually based on equations derived from uniform field behavior. The calculation of DEP force acting on particle has been reported as a difficult task unless in many cases simplifying assumptions and very simple geometries are considered and is usually based on the dipole approximation first introduced by Pohl. Pohl derived an expression for the dielectrophoretic force acting on cells by modeling the cell as a solid spherical dielectric particle placed in a fluid medium. A more realistic geometries for biological particles has been used by a number of scientists, which includes a spherical dielectric shell employed usually for the dielectric properties of the plasma-membrane. It is well-known that an electrically neutral but [...]

Distribution of the Temperature in Human Body in RF Hyperthermia

Czytaj za darmo! »

Knowledge of the temperature distribution in human body is of great importance in hyperthermial treatment of tumors. In this article first distribution of induced current density in tissues is calculated and next bioheat equation is solved. Dependence of sensitivity of the maximum temperature distribution in the body from different model parameters are calculated. Streszczenie. Wiedza o rozkładzie temperatury w ciele człowieka ma wielkie znaczenie w leczeniu guzów nowotworowych. W niniejszym artykule na początku wyznaczono gęstość indukowanego prądu w tkankach biologicznych, a następnie rozwiązano biologiczne równanie ciepła. Ponadto zbadano zależność wrażliwości rozkładu maksymalnej temperatury w ciele człowieka od wybranych parametrów modelu. (Rozkład temperatury w ciele człowieka [...]

Calculation of Forces Imposed on Particles in AC Dielectrophoresis

Czytaj za darmo! »

DEP enables by excitation voltage controlling trapping, focusing, translation, fractionation and characterization of particulate mineral, chemical, and biological segregation within a fluid suspending medium. Because the dielectric properties of these particles depend on both its geometric shape, structure and composition, dielectrophoretic forces allow investigation a much richer set of particle properties than electrophoresis. DEP is particularly well suited to applications and analysis at the small scales of microfluidic devices and chips, is open to to integration by inexpensive fabrication methods, is easily and directly interfaced to conventional electronics, and can reduce or eliminate the need for complex and expensive methods. On a larger, preparative scale, DEP methods are a[...]

 Strona 1  Następna strona »