本文關(guān)鍵詞：微通道內(nèi)冪律流體的電黏性效應(yīng)和混合驅(qū)動模擬

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【摘要】：微流控芯片是一種新型的微全分析系統(tǒng),因其尺寸小、精度高、便于操作等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。本文采用理論分析和數(shù)值模擬方法研究了微通道內(nèi)冪律流體的流動特性。主要研究工作和成果如下:基于PNP模型,通過電流密度平衡條件分析了微通道內(nèi)純壓力驅(qū)動冪律流體的電黏性效應(yīng),揭示了微通道內(nèi)壓力驅(qū)動冪律流體的流動特性。結(jié)果表明,微通道有電黏性效應(yīng)時,流體的流動速度減小,且流體的流動會在微通道內(nèi)產(chǎn)生流動電位,流動電場強度隨著冪律指數(shù)的減小而增大;流體的流動速度隨著溶液濃度的升高而增大,與電滲流相反;溶液濃度對流體的黏性有很大的影響,溶液濃度越低,由電黏性效應(yīng)引起的黏度變化越明顯。研究了規(guī)則變化微通道內(nèi)壓力驅(qū)動冪律流體的電黏性效應(yīng),分析了微通道幾何形狀對微通道內(nèi)流體的速度、流動電勢的影響,并與直微通道中冪律流體的電黏性效應(yīng)進行了對比。結(jié)果表明,微變通道內(nèi)流體的速度小于直微通道,且微變通道內(nèi)由電黏性效應(yīng)引起的速度變化量小于微直通道,但是流體在微變通道內(nèi)會產(chǎn)生更高的流動電勢。微通道的尺寸和形狀對流體的流動有很大的影響。基于有限元法采用無量綱數(shù)學(xué)模型研究了微通道內(nèi)電滲壓力混合驅(qū)動冪律流體的流動特性。結(jié)果表明,無量綱參數(shù)對流體的黏度有很大的影響;Poiseuille數(shù)是無量綱德拜參數(shù)K和壁面zeta電勢的增函數(shù),增長趨勢隨著冪律指數(shù)n的變大而加快;黏性耗散系數(shù)和焦耳熱參數(shù)對微通道內(nèi)流體的溫度分布有很大的影響;微通道內(nèi)流體與壁面的溫差隨著冪律指數(shù)n的增大而變大,流體的無量綱溫度隨著壁面zeta電勢和黏性耗散參數(shù)Sv的增大而變大;無量綱德拜參數(shù)K較低時,努塞爾數(shù)隨著壁面zeta電勢的升高而變大。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN492;TK124

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