【摘要】：本文在低zeta勢近似下,討論了旋轉(zhuǎn)微管道中的流向勢和電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率.通過求解電勢滿足的Poisson-Boltzmann方程和速度滿足的Navier-Stokes方程,得到了電解質(zhì)溶液中流向勢和電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率的解析解.通過數(shù)值計(jì)算,分析了無量綱電動(dòng)寬度K、無量綱旋轉(zhuǎn)角速度ω對(duì)流向勢的影響.結(jié)果表明,當(dāng)無量綱旋轉(zhuǎn)角速度ω增加時(shí),主流方向的流向勢減小,由旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)方向的流向勢先增加后減小.當(dāng)電動(dòng)寬度K增加時(shí),主流方向和二次流方向的流向勢都在減小.此外,詳細(xì)討論了其他無量綱參數(shù)包括電動(dòng)寬度,壁面電勢,無量綱旋轉(zhuǎn)角速度等對(duì)電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率的影響.壁面電勢增大會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率的增加.與平行板不旋轉(zhuǎn)時(shí)相比,旋轉(zhuǎn)能提高電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率.這些理論結(jié)果對(duì)旋轉(zhuǎn)微納米管道流動(dòng)系統(tǒng)的能源獲取具有指導(dǎo)性意義.
【圖文】：

般性. 因此, 微平行管道的三維物理模型可以簡化為一維模型, 橫截面如圖 1(b)所示.圖1 (a)三維物理模型示意圖 (b)微管道的橫截面Fig. 1. (a) Schematic of 3-D physical model (b) Cross section of the microchannel.3.1.1 電勢分布根據(jù)雙電層理論, 電勢ψ*滿足 Poisson-Boltzmann 方程

將方程(27)－(33)合并, 可得到電動(dòng)能量轉(zhuǎn)換效率GudzRKuEEprsxsy 1022224() , (34)其中 up等的表達(dá)式詳見附錄 A.3.2 結(jié)果驗(yàn)證為了驗(yàn)證本文的結(jié)果, 速度和流向勢與文獻(xiàn)[26, 38]做對(duì)比. Vasu 和 De[30]研究了微管道中壓力驅(qū)動(dòng)流的冪律流體的流向勢. 得到了不同行為指數(shù) n=1, n=1/2,n=1/3 對(duì)應(yīng)的冪律流體的流向勢和速度的解析解. 當(dāng)行為指數(shù) n=1 時(shí), 冪率流體轉(zhuǎn)變成牛頓流體[26]. 從圖 2 觀察到, 忽略旋轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí), 流向勢和速度與 Vasu 和De[26]的解析解一致. 文中還進(jìn)一步與 Zhao 等[38]比較流向勢和速度. 從圖 2 中觀察到, 這些剖面圖也是重合. 相關(guān)的物理參數(shù)標(biāo)注在圖像下方. 下面將會(huì)討論旋轉(zhuǎn)效應(yīng)存在時(shí)的流向勢, 速度以及能量轉(zhuǎn)換效率的變化.
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O646

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