【摘要】：毛細(xì)流動(dòng)廣泛存在于自然科學(xué)與工程技術(shù)等諸多領(lǐng)域,微納通道中毛細(xì)流動(dòng)近年來在微納機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、石油開采、多孔介質(zhì)滲流等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用.描述宏觀牛頓流體毛細(xì)流動(dòng)過程的是Lucas-Washburn(LW)模型,該模型在微納通道中的適用性還沒有定論,因而受到國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注.本文從理論模型、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究3個(gè)方面綜述了微納通道中牛頓流體毛細(xì)流動(dòng)的研究進(jìn)展,已有的研究表明需要對(duì)毛細(xì)流動(dòng)進(jìn)行分區(qū)討論:(1)慣性力作用區(qū),流動(dòng)距離與時(shí)間t成正比;(2)黏性力-慣性力作用區(qū),慣性力、毛細(xì)力、黏性力均對(duì)流動(dòng)有影響;(3)黏性力作用區(qū),黏性力與毛細(xì)力平衡,流動(dòng)距離與t~(1/2)成正比;(4)豎直管道中還需要考慮重力的影響,存在黏性力-重力作用區(qū).在黏性力作用區(qū),LW模型仍然可以定性描述微納通道中毛細(xì)流動(dòng)過程,但需要引入動(dòng)態(tài)接觸角、氣泡、電黏性等影響因素的修正.最后針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)研究中存在的一些問題,總結(jié)有待深入研究的方向.另外,本文也對(duì)非牛頓流體毛細(xì)流動(dòng)的研究做了簡(jiǎn)單介紹和展望.
[Abstract]:Capillary flow has been widely used in many fields, such as natural science and engineering technology. In recent years, capillary flow in micro-nano channels has been widely used in micro / nano electromechanical systems, biomedicine, environmental monitoring, petroleum exploitation, porous media seepage and so on. The Lucas-Washburn (LW) model is used to describe the capillary flow process of macroscopic Newtonian fluids. The applicability of the model in micro and nano channels is still uncertain, so it has attracted much attention from the international academic circles. In this paper, the research progress of capillary flow of Newtonian fluid in micro and nano channels is reviewed from three aspects: (1) inertial force region. The flow distance is proportional to the time t; (2) the viscous force-inertial force zone, the inertial force, the capillary force, and the viscous force all have an effect on the flow; (3) the viscous force zone, the viscous force and the capillary force balance, The flow distance is proportional to t ~ (1 / 2). (4) the influence of gravity should be taken into account in vertical pipeline. The LW model can still be used to describe the capillary flow process in micro and nano channels qualitatively, but it is necessary to introduce the correction of dynamic contact angle, bubble, electric viscosity and so on. Finally, in view of some problems existing in the current experimental research, the direction of further research is summarized. In addition, the study of capillary flow of non-Newtonian fluids is also briefly introduced and prospected.
【作者單位】： 清華大學(xué)工程力學(xué)系熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51322603,51136001,51356001,51321002) 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃資助
【分類號(hào)】：O363.2

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本文編號(hào)：2157678