近年來,微納通道內(nèi)的流體流動問題由于其在生物傳感器、化學(xué)傳感器、熱控制系統(tǒng)、物質(zhì)的混合與分離、藥物傳輸、電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換等方面的諸多應(yīng)用而受到了越來越多學(xué)者的關(guān)注.微納通道內(nèi)的流體流動具有反應(yīng)速度較快以及所需試劑量較小等優(yōu)點.在芯片實驗室系統(tǒng)研究中,人們經(jīng)常會使用彎曲的微通道.這是因為,對于給定單位長度的芯片,彎曲通道的有效軸向長度通常比直通道的有效軸向長度長.在微納尺度流動的實際應(yīng)用中,通常都要求精確的流量控制.因此,我們有必要建立合理的彎曲微納通道內(nèi)的流體流動的數(shù)學(xué)模型,并給出相應(yīng)的解.此外,微納通道內(nèi)的流體流動可以根據(jù)其不同的驅(qū)動機制而應(yīng)用到不同的方面.基于以上考慮,本文將給出具有矩形截面的彎曲微通道內(nèi)的電磁流動的傳熱、傳質(zhì)分析以及彎曲納米通道內(nèi)的壓力驅(qū)動流問題的研究.通過理論分析和數(shù)值運算,我們給出了彎曲矩形微納通道相比于直的矩形微納通道在提高能量轉(zhuǎn)化效率和降低熵產(chǎn)生等方面的優(yōu)勢.我們將具體分為以下四個問題來研究.(1)彎曲矩形微通道內(nèi)的電磁流的熵產(chǎn)生問題.我們研究了彎曲矩形微通道內(nèi)的牛頓流體的電磁流動及其傳熱問題.首先,在蠕流的假設(shè)條件下,給出速度的解析解;然后,通過考慮恒定的...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 微納通道中流體流動的研究現(xiàn)狀
        1.1.1 微通道內(nèi)的電磁流動及其傳熱研究
        1.1.2 微通道內(nèi)的傳質(zhì)研究
        1.1.3 微納通道內(nèi)的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)化效率的研究
    1.2 研究內(nèi)容和文章結(jié)構(gòu)
    1.3 預(yù)備知識
        1.3.1 Maxwell流體的本構(gòu)方程
        1.3.2 具有矩形截面的彎曲微通道內(nèi)的電磁流動
        1.3.3 納米通道內(nèi)的電動能量轉(zhuǎn)換
第二章 彎曲矩形微通道內(nèi)的電磁流動及其熵產(chǎn)生問題
    2.1 問題的模型建立
    2.2 問題的求解
        2.2.1 速度場的解析解
        2.2.2 溫度場的數(shù)值解
        2.2.3 熵產(chǎn)分析
    2.3 結(jié)果與討論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 彎曲矩形微通道內(nèi)的振蕩電磁流及其傳質(zhì)研究
    3.1 問題的提出
    3.2 問題的求解
        3.2.1 速度分布的解析解
        3.2.2 溶質(zhì)濃度的數(shù)值解
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 彎曲矩形納米通道內(nèi)的電動能量轉(zhuǎn)換效率
    4.1 問題的提出
    4.2 問題的求解
        4.2.1 雙電層電勢分布
        4.2.2 速度分布
        4.2.3 流向勢場
        4.2.4 電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換效率
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 高zeta勢下,steric效應(yīng)引起的彎曲矩形納米通道內(nèi)的電動能量轉(zhuǎn)換效率的提高
    5.1 問題的提出
    5.2 問題的求解
        5.2.1 雙電層電勢分布
        5.2.2 速度分布
        5.2.3 流向勢場
        5.2.4 電動能量轉(zhuǎn)換效率
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間已完成的學(xué)術(shù)論文
攻讀學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會議
攻讀學(xué)位期間主持或參與的科研項目
攻讀學(xué)位期間獲得的獎勵
附錄 A
附錄 B
附錄 C



本文編號：3819185