微流動(dòng)問題是指特征尺寸在微米或納米級(jí)別的流體問題的總稱。該問題的特征尺寸及基于相應(yīng)的尺寸效應(yīng)使得邊界滑移現(xiàn)象成為影響其性能的重要因素�；跐舛炔畹幕瘜W(xué)勢驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)中,邊界滑移主要通過對(duì)流體在固液界面處的流動(dòng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用來影響流場分布,從而影響系統(tǒng)性能。而微納尺度下的滲透現(xiàn)象作為組成微流體系統(tǒng)重要現(xiàn)象之一,在生物醫(yī)藥、微流體流動(dòng)、環(huán)境治理等眾多領(lǐng)域具有較高的運(yùn)用價(jià)值,因此對(duì)微納尺度下滲透現(xiàn)象中邊界滑移作用的研究具有重要意義。本文通過對(duì)滲透現(xiàn)象中固液界面處流動(dòng)特性進(jìn)行分析,建立了滿足固液界面流動(dòng)特性的速度滑移模型,并將其作為邊界條件,通過基于COMSOL Multiphysics多物理場耦合模擬平臺(tái)從兩方面來研究微納尺度下滲透現(xiàn)象中邊界滑移作用。其一,研究穩(wěn)態(tài)條件下外加濃度梯度的滲透管流現(xiàn)象。主要通過建立邊界滑移修正的流動(dòng)模型來研究管道中的流場分布、壓強(qiáng)分布以及應(yīng)力分布,從而進(jìn)一步理解滲透現(xiàn)象,為其在交叉學(xué)科中的運(yùn)用提供理論指導(dǎo)。其二,研究瞬態(tài)條件下自建濃度梯度的Janus顆粒自驅(qū)動(dòng)特性。主要通過建立邊界滑移修正的自驅(qū)動(dòng)模型來研究催化反應(yīng)產(chǎn)生濃度梯度下的流場分布以及固液界面處的粘性應(yīng)力分布... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

微型加速度計(jì)示意圖

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文大科技之一，廣泛地應(yīng)用于生物檢測,同時(shí)為 μTAS 性能提升擴(kuò)大應(yīng)用范圍提供了可能。圖 1.2 所示的是一種典型的 μTA技術(shù)在微米晶片上刻畫出數(shù)百萬條用于捕捉和檢測單個(gè) DN10nm 的平行通道。但在納米尺寸下，表面現(xiàn)象成為流體輸運(yùn)此，對(duì)于如何降低該類阻力、提高微納系統(tǒng)性能，已經(jīng)引起。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于我們解決微納系統(tǒng)當(dāng)前研究出現(xiàn)的問題提供盡管當(dāng)前微納系統(tǒng)涉及到的流體種類（液體、氣體）不同，體的流動(dòng)，那么在微納流動(dòng)中必須考慮邊界滑移的作用。

圖 1.3 Navier提出的邊界速度滑移模型[12]隨后，Maxwell 于 1879 年根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論推導(dǎo)出稀薄氣體運(yùn)動(dòng)條件下的滑移速度方程：(1-2)其中 表示氣體分子平均自由程； 表示固體界面上氣體分子中發(fā)生漫反射的分子所占?xì)怏w總分子數(shù)的比例，通常也稱為切向動(dòng)量調(diào)節(jié)系數(shù)（ ）。而在實(shí)際工程中，人們常常假設(shè)固體表面足夠粗糙，則氣體分子將完全發(fā)生漫發(fā)射，因此 。當(dāng) ， 時(shí)，比較發(fā)現(xiàn)式（1-1）與式（1-2）在形式上是完全一致的。但對(duì)于式（1-1）而言，在之后人們的使用過程中并未嚴(yán)格區(qū)分流體具體是液體還是氣體，且在理論上也未嚴(yán)格證明其適用于液體，因此其僅僅只是一項(xiàng)假設(shè)。對(duì)于實(shí)際流場中，固液界面處流體將形成粘滯層還是如滑移長度模型所描述的直接產(chǎn)生滑移，就當(dāng)前的觀測手段還是很難做出準(zhǔn)確判斷。通過式（1.1）所描述的邊界滑移條件，可以獲得如圖 1.3 所示的一維 Poiseuille流動(dòng)的速度分布：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Janus球形微馬達(dá)的自驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究:自擴(kuò)散泳動(dòng)與微氣泡推進(jìn)[J]. 鄭旭,崔海航,李戰(zhàn)華.  科學(xué)通報(bào). 2017(Z1)
[2]不同粒徑Janus微球的自驅(qū)動(dòng):實(shí)驗(yàn)及驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)比[J]. 王雷磊,崔海航,張靜,鄭旭,王磊,陳力.  物理學(xué)報(bào). 2016(22)
[3]正滲透過程中汲取質(zhì)反向滲透研究進(jìn)展[J]. 謝朋,張忠國,孫濤,吳月,吳秋燕,李繼定,李珊.  化工進(jìn)展. 2015(10)
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碩士論文
[1]高分子超/納濾膜分離過程的數(shù)值模擬[D]. 宋衛(wèi)臣.山東大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3228510