Het modelleren van de interactie tussen het electromagnetische veld en de
vloeistof
Michiel de Reus
Dagelijks begeleider: Neil Budko
Consultant: Prof. Dr. A.T. de Hoop
Plaats van afstuderen: TU Delft
start van afstuderen: november 2011
In maart 2012 is de
scriptie
verschenen en een
presentatie gegeven.
De afstudeeropdracht is in maart 2013 afgerond met het schrijven van het
afstudeerverslag
en het geven van de
afstudeervoordracht.
Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze
alumnipagina.
Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:
Het elektromagnetische veld oefent een mechanische kracht uit op een medium
met een elektrisch contrast. Dit bekende verschijnsel wordt toegepast voor het
vangen en manipuleren van microscopische deeltjes met behulp van lasers,
zogenaamde "optical tweezers" [1]. Tot voor kort werd interactie van het
elektromagnetische veld met de vloeistof slechts gezien als een combinatie van
refractie en absorptie. De mechanische invloed van het veld op de vloeistof
werd genegeerd. De laatste jaren is echter uit verschillende experimenten
gebleken dat er vloeistofstroom kan ontstaan door de temperatuursverschillen
gecreeerd door de absorptie van laserstraling [2]. Naast deze stromingen door
temperatuursverschillen treedt er ook stroming op onder invloed van de Maxwell
stress-tensor [3]. Deze krachten moeten ook worden beschouwd bij het vangen en
manipuleren van biologische deeltjes in water en micro-fluidics in het
algemeen.
Het doel van dit project is om de interactie van het elektromagnetische veld
met vloeistoffen opnieuw onder de loep te nemen, waarbij de krachten gecreeerd
door het veld worden gezien als een bronterm in de Navier-Stokes
vergelijkingen. Zowel de resulterende vervormingen en mogelijke stromingen in
de vloeistof, als het effect van deze interactie op het elektromagnetisch veld
zelf worden beschouwd.
Eerst zal er een analytische oplossing voor een oneindig vloeibaar medium
worden opgesteld, met als bron een relatief simpele inkomende
elektromagnetische golf. Daarna zal een complexere geometrie worden beschouwd,
en zullen de Navier-Stokes vergelijkingen numeriek worden opgelost, voor een
analytisch en/of numeriek benaderd elektromagnetisch veld.
Literatuur
[1] A. Jonas and P. Zemanek, Light at work: the use of optical forces for
particle manipulation, sorting and analysis, Electrophoresis, 29, 4813-4851,
2008.
[2] R. Wunenburger, B. Issenmann, E. Brasselet, C. Loussert, V. Hourtane, and
J.-P. Delville, Fluid flows driven by light scattering, J. Fluid Mech., 666,
273-307, 2011.
[3] A. Yu. Savchenko, N. V. Tabiryan, and B. Ya. Zel???dovich, Transfer of
momentum and torque from a light beam to a liquid, Phys. Rev. E, 56,
4773-4779, 1997.
Interferentie van lichtgolven
Interferentie van watergolven
Contact informatie:
Kees
Vuik
Terug naar de
home page
of de
afstudeerpagina van Kees Vuik
English