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交流电热流场对微纳粒子介电泳行为的影响

发布时间:2018-12-10 10:08
【摘要】:以叉指电极阵列为例,分别建立对称物理场、非对称物理场和行波物理场的有限元模型,求解三种情况物理场下微通道中的电场、流场、温度场和介电泳力的分布,分析交流电热流场的对流与传质过程对流场中微纳粒子介电泳的影响规律和干预方式。结果表明,对称物理场和非对称物理场内部均产生漩涡式扰动,增强了流场的对流与传质,可将处于介电泳有效作用范围之外的微纳粒子输送至电极附近区域,扩展了介电泳的实际有效作用区域。行波叉指电极阵列构建的流场则无明显漩涡,但行波物理场中介电泳力的衰减较慢,电极厚度60倍高度处衰减为10%,显著提高了对微纳粒子的操控和输送能力。
[Abstract]:The finite element models of symmetric physical field, asymmetric physical field and traveling wave physical field are established to solve the distribution of electric field, flow field, temperature field and dielectric electrophoretic force in the microchannel under three kinds of physical fields, taking the cross finger electrode array as an example. The effects of microparticle electrophoresis on the convection and mass transfer in the alternating current heat field were analyzed. The results show that both the symmetric physical field and the asymmetric physical field produce vortex disturbance, which enhances the convection and mass transfer of the flow field, and can transport the micro- and nanocrystalline particles which are outside the effective range of the dielectric electrophoresis to the region near the electrode. The practical effective area of dielectric electrophoresis is expanded. The flow field constructed by the traveling wave cross finger electrode array has no obvious swirl, but the attenuation of the intermediate electrophoretic force in the traveling wave physical field is relatively slow, and the electrode thickness at 60 times the height of the electrode decreases to 10, which significantly improves the handling and transport ability of the micro and nano particles.
【作者单位】: 河北工业大学机械工程学院;河北工业大学机器人及自动化研究所;河北工业大学河北省智能传感与人机融合重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51505123,51605136) 河北省自然科学基金(E2015202194) 河北省科技支撑计划(15271704) 中国博士后基金(2015M580190) 河北省青年拔尖人才计划(BJ2014014)资助项目
【分类号】:TN492

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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