Исследование соответствия системы уравнений тепловойконвекции в приближении Буссинеска моделитечения в микропробирке при проведении ПЦР

Аннотация

В работе рассматривается конвективное течение в стандартной полипропиленовой микропробирке, используемой при проведении полимеразной цепной реакции. Недавние исследования показывают, что проведение реакции возможно в самой пробирке без использования специализированных устройств поддержания температуры, однако при этом условии в пробирке будет формироваться конвективное течение с широким диапазоном изменения температур. Данная особенность ставит под сомнение адекватность использования приближения Буссинеска из-за возможного значительного изменения теплофизических свойств жидкости в пробирке. В ходе проведения серии вычислительных экспериментов с использованием программного пакета OpenFOAM получены идентичные решения при использовании решателей как основанных на модели Буссинеска, так и использующих уравнение состояния, учитывающее изменение плотности, теплопроводности и вязкости жидкости. При более детальном анализе получено, что решения совпадают даже для незначительных компонент при сингулярном разложении. Сделан вывод о том, что для рассматриваемого процесса использование модели, основанной на приближении Буссинеска, является достаточным.