微通道内幂律流体的电黏性效应和混合驱动模拟

发布时间：2017-11-16 22:20

  本文关键词：微通道内幂律流体的电黏性效应和混合驱动模拟

  更多相关文章： 微通道 电渗流 幂律流体 电黏性 流动电势

【摘要】：微流控芯片是一种新型的微全分析系统,因其尺寸小、精度高、便于操作等优点被广泛应用。本文采用理论分析和数值模拟方法研究了微通道内幂律流体的流动特性。主要研究工作和成果如下:基于PNP模型,通过电流密度平衡条件分析了微通道内纯压力驱动幂律流体的电黏性效应,揭示了微通道内压力驱动幂律流体的流动特性。结果表明,微通道有电黏性效应时,流体的流动速度减小,且流体的流动会在微通道内产生流动电位,流动电场强度随着幂律指数的减小而增大;流体的流动速度随着溶液浓度的升高而增大,与电渗流相反;溶液浓度对流体的黏性有很大的影响,溶液浓度越低,由电黏性效应引起的黏度变化越明显。研究了规则变化微通道内压力驱动幂律流体的电黏性效应,分析了微通道几何形状对微通道内流体的速度、流动电势的影响,并与直微通道中幂律流体的电黏性效应进行了对比。结果表明,微变通道内流体的速度小于直微通道,且微变通道内由电黏性效应引起的速度变化量小于微直通道,但是流体在微变通道内会产生更高的流动电势。微通道的尺寸和形状对流体的流动有很大的影响。基于有限元法采用无量纲数学模型研究了微通道内电渗压力混合驱动幂律流体的流动特性。结果表明,无量纲参数对流体的黏度有很大的影响;Poiseuille数是无量纲德拜参数K和壁面zeta电势的增函数,增长趋势随着幂律指数n的变大而加快;黏性耗散系数和焦耳热参数对微通道内流体的温度分布有很大的影响;微通道内流体与壁面的温差随着幂律指数n的增大而变大,流体的无量纲温度随着壁面zeta电势和黏性耗散参数Sv的增大而变大;无量纲德拜参数K较低时,努塞尔数随着壁面zeta电势的升高而变大。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN492;TK124

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本文编号：1193887