Микрофлюидные технологии находятся на стыке физики, химии и биологии и служат инструментом для решения самых разнообразных задач. Для ускорения процесса разработки микрофлюидного устройства под конкретную задачу активно применяются методы теоретического анализа и компьютерного моделирования. При этом в большинстве случаев приходится решать многопараметрическую нелинейную задачу, описываемую системой дифференциальных уравнений, в трехмерном пространстве.

    К основным уравнениям, решение которых требуется  для описания процессов в микрофлюидном устройстве, относятся уравнение Навье-Стокса, позволяющее рассчитать поле скоростей в микроканалах и камерах, уравнение конвекции-диффузии, описывающее транспортные потоки веществ, уравнение Пуассона-Больцмана, необходимое для расчета концентраций ионов электролитов и электрических токов. С помощью соображений симметрии трехмерную задачу решения данных уравнений можно свести к двумерной, что значительно уменьшает ее вычислительную сложность.

   Для расчета основных характеристик микрофлюидных чипов могут применяться как оригинальные программы собственной разработки, так и коммерческие программные пакеты для решения дифференциальных уравнений. Наиболее мощным коммерческим пакетом является программа Comsol Multiphysics, которая позволяет решать системы линейных и нелинейных уравнений в 2D и 3D пространстве.

         Нами разработаны методы расчета распределения концентрации веществ каналах и камерах, с помощью которых были оптимизированы конструкции микрофлюидных чипов для ускорения перемешивания реагентов в реакционных камерах и каплях-микрореакторах. Для оптимизации конструкции микрофлюидных генераторов макроэмульсий нами была разработана компьютерная модель формирования капель «вода в масле», которая позволила оценить диапазон возможных объемов капель и частот их генерации.