發(fā)布時(shí)間：2018-04-13 22:29

  本文選題：微擴(kuò)散管道 + 電滲流�。� 參考：《固體力學(xué)學(xué)報(bào)》2016年S1期

【摘要】：電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的非牛頓流體在微米級(jí)擴(kuò)散管道內(nèi)非穩(wěn)態(tài)電滲流動(dòng)特性是MEMS管設(shè)計(jì)人員關(guān)注的焦點(diǎn),大部分實(shí)際液體可近似為用冪律模型描述的純粘性流體,所以論文針對(duì)冪律流體在有限長(zhǎng)微擴(kuò)散管道內(nèi)在兩種不同形式的外加電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的非穩(wěn)態(tài)電滲流動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)值仿真.基于Ostwald-De Wael冪律模型和連續(xù)介質(zhì)假說(shuō),采用高精度緊致有限差分離散二維完全Poisson-Boltzmann電勢(shì)方程和Cauchy動(dòng)量方程,對(duì)恒定電場(chǎng)及滿(mǎn)足Maxwell方程的電場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真,討論了微擴(kuò)散管中冪律流體在兩種不同外加電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的瞬時(shí)流場(chǎng)分布的差異.結(jié)果表明,初始時(shí)刻固定擴(kuò)散角和無(wú)量綱壁面電勢(shì),無(wú)量綱電動(dòng)寬度的變化對(duì)冪律流體電滲流速度分布影響較大;在微擴(kuò)散管上游等截面處,由恒定電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及Maxwell電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電滲流速度分布差別極小,在擴(kuò)散管中下游則出現(xiàn)了明顯的差別;由恒定電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的電滲流動(dòng)在擴(kuò)散管不同截面下的速度峰值相近,但Maxwell電場(chǎng)誘導(dǎo)的電滲流速度峰值則隨管道半徑變化出現(xiàn)較大差別.對(duì)于外加電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電滲流動(dòng),不同形式的外電場(chǎng)可使流場(chǎng)產(chǎn)生較大差別,而不同性質(zhì)的流體也會(huì)形成不同的流場(chǎng)分布.
[Abstract]:The unsteady electroosmotic flow characteristics of non-Newtonian fluid driven by an electric field in a micron diffusion pipeline are the focus of attention of MEMS tube designers. Most of the actual fluids can be described as pure viscous fluid by power law model.In this paper, the unsteady electroosmotic flow of power law fluid under two different forms of external electric field in a finite-length micro-diffusion pipeline is numerically simulated.Based on the Ostwald-De Wael power law model and the continuum hypothesis, the steady electric field and the electric field satisfying the Maxwell equation are numerically simulated by using the high precision compact finite difference discrete two-dimensional complete Poisson-Boltzmann potential equation and Cauchy momentum equation.The difference of instantaneous flow field distribution of power law fluid driven by two different external electric fields in microdiffusion tube is discussed.The results show that at the initial moment, the changes of fixed diffusion angle, dimensionless wall potential and dimensionless electromotive width have a great influence on the electroosmotic velocity distribution of power-law fluid, and at the equal section of the upstream of the micro-diffusion tube,The velocity distribution of electroosmotic flow driven by constant electric field and Maxwell electric field is very small, but there is obvious difference in the middle and lower reaches of diffusion tube, and the peak value of electroosmotic flow driven by constant electric field at different sections of diffusion tube is similar.However, the peak value of electroosmotic velocity induced by Maxwell electric field varies greatly with the variation of pipeline radius.For the electroosmotic flow driven by an external electric field, different forms of external electric field can make a great difference in the flow field, and different properties of the fluid will form different flow field distribution.
【作者單位】： 華中科技大學(xué)力學(xué)系;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11502087)資助
【分類(lèi)號(hào)】：O357.3

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本文編號(hào)：1746500