【摘要】：毛細流動廣泛存在于自然科學與工程技術等諸多領域,微納通道中毛細流動近年來在微納機電系統(tǒng)、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、石油開采、多孔介質滲流等領域獲得了廣泛應用.描述宏觀牛頓流體毛細流動過程的是Lucas-Washburn(LW)模型,該模型在微納通道中的適用性還沒有定論,因而受到國際學術界關注.本文從理論模型、數(shù)值模擬和實驗研究3個方面綜述了微納通道中牛頓流體毛細流動的研究進展,已有的研究表明需要對毛細流動進行分區(qū)討論:(1)慣性力作用區(qū),流動距離與時間t成正比;(2)黏性力-慣性力作用區(qū),慣性力、毛細力、黏性力均對流動有影響;(3)黏性力作用區(qū),黏性力與毛細力平衡,流動距離與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流動過程,但需要引入動態(tài)接觸角、氣泡、電黏性等影響因素的修正.最后針對目前實驗研究中存在的一些問題,總結有待深入研究的方向.另外,本文也對非牛頓流體毛細流動的研究做了簡單介紹和展望.
[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】： 清華大學工程力學系熱科學與動力工程教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(51322603,51136001,51356001,51321002) 教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助
【分類號】：O363.2

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本文編號：2157678