5、基于电极的混合质量提升及其分析

基于电极的混合质量提升及其分析

1. 关键参数与算法概述

在混合器模块中，关键参数有两个：
- 关键单元的最大数量 $\rho$ 等于混合器模块中的簇数量 $\Omega$。
- 关键单元数量 $\rho$ 与相邻有效单元数量 $\varepsilon$ 的关系为 $\varepsilon = 2\rho + 4$。

为了开发混合器库，提出了算法 Hex_Mixing，它可以计算关键单元的可能数量、特定相位变化下的可能移动次数，以及基于簇的混合器模块系统中覆盖的电极数量。后续将利用这些参数计算混合器模块的混合时间。

2. 混合时间的计算

2.1 运动与混合的关系

实验发现，在虚拟混合器模块中，液滴的向前移动增加时，混合时间会减少。同时，随着相位变化的减小，混合百分比（即混合质量）会提高。在现有研究中，电极组间的谐波运动会导致可逆流动问题，即向前运动产生的流动会被向后运动（反向移动）抵消，从而阻碍混合更快完成。因此，从设计者的角度来看，应避免液滴的向后移动。

在基于六边形电极的系统中，混合器模块常见的运动方式有水平向前（$\upsilon_{HF}$）运动和斜向前（$\upsilon_{OF}$）运动。其中，斜向前运动可能是基于簇的混合器库最有利的因素。

2.2 不同运动的混合百分比

设 $x_i$ 为在 DMFB 阵列上从时间 $t$ 到 $t + 1$ 一个单元上的混合百分比，且液滴从一个电极移动到相邻电极所需时间为 0.01 s。不同运动方式下的混合百分比如下：
- 水平向前移动 ：每次水平向前移动