微圆型管道中Maxwell流体周期电渗流动的扩散

发布时间：2020-08-02 21:32

【摘要】：本文主要研究由麦克斯韦(Maxwell)本构模型描述的粘弹性流体,在周期振荡电渗流驱动作用下的溶质扩散问题.采用级数展开法和变换法来求解非定常的对流扩散方程,进而推导出扩散系数K(t)和平均浓度C_m的解析表达式.通过数值计算,研究了一些无量纲参数:电动宽度K,外加电场的振荡角频率ω,振荡雷诺数Re和松弛时间De对扩散系数K(t)和平均浓度C_m的影响.其中,传质过程的快慢可以由K(t)和C_m反映,具体表现为K(t)振幅越大,C_m的减少越快,意味着传质过程越迅速.本文研究结果表明,当其他参数取某一固定值时,电动宽度K和振荡角频率ω越小,K(t)的振幅越大,C_m降低地越快.此外,K(t)的幅度随着De的增加而增加,而平均浓度C_m随着De的增加而减小.另外,通过分析K(t)和C_m随Re的变化情况,可以发现存在一个临界振荡雷诺数Re.最后,通过与牛顿流体(De=0)的情况相比,可以观察到Maxwell流体的扩散过程是更有效的.目前的研究可能对通过动脉血流中示踪物分散的问题有重要影响.
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O357
【图文】：

示意图,双电层,示意图,壁面

2.1 双电层中, 流体微通道通常选用硅、玻璃等材质, 当微管道中的电解接触面附近会发生化学发应而使得壁面会带静电荷, 通常情况的吸附作用导致溶液中过剩的阳离子聚集于管道壁面, 形静电势与紧密层的阳离子电量恰好相等, 形成一个电中性的个离子的直径. 此外, 由于壁面静电荷的排斥作用, 导致壁面紧挨紧密层的一层中, 形成了既有阴离子又有阳离子的扩散层外力作用下可以自由运动, 并且由于带电壁面(如带电粒子表离子的再分配, 在热平衡的条件下, 其离子密度分布服从 B液中的再分配和壁面离子层一起产生了所谓的双电层, 即紧ayer)合起来被称为双电层(EDL).

示意图,电渗流,示意图,非牛顿流体

图 2.2 电渗流示意图Fig. 2.2 Schematic of EOF2.3 粘弹性流体流体流动特性时, 流体的粘性特性应当被考虑. 根据体, 牛顿流体以及非牛顿流体. 没有粘性的或者粘度, 这种流体实际应用中相对较少. 对于切应力与变形顿流体, 然而, 在实际工业应用中, 许多流体在应力认为非牛顿流体. 也就是说, 我们常见的血液、油脂顿流体. 由于非牛顿流体的复杂特性, 很难真实地刻不懈努力, 研究者给出许多特殊非牛顿流体粘弹性型, Jeffery 流体模型, Casson 流体模型等等. 本文主

模型图,Maxwell流体,阻尼器,弹簧

.3 弹簧和阻尼器组成的 Maxwell 流体.3 Maxwell fluid model of springs and d1 20G 或者00G 的粘弹性参数, 方程(2.1)为线性, 可以得到积分形式的 Maxwell 000 0( )[ ( ) ( G tGexp t G t exp .1)式变为0( ) ( ) ( ) ]t t tt t exp dt 2.4 扩散理论

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