微流道内流动电势及壁面滑移效应对传热特性的影响

摘要

微尺度下传热特性的研究具有重要的科学意义与工业应用价值。本文研究了固-液界面流动电势及滑移效应对压力驱动微流体传热特性的影响。建立了相应的理论模型,双电层电势分布和流体流动及传热特性分别用Poisson-Boltzmann方程、修正的Navier-Stokes方程和能量方程进行描述,对三个耦合方程进行了求解并得到了微流道内电势、速度及温度分布的解析解。分析了壁面zeta电势、动电参数及滑移系数对温度分布、流动摩擦因子及Nusselt数的影响规律。结果表明,在微尺度下流动电势及壁面滑移效应对微流体传热特性的影响非常显著,与宏观流动相比,流动电势的存在使温度升高,微流道的传热性能降低,而壁面滑移则增强了微流道内的传热效率。在两种效应共同作用下,壁面滑移效应占优势。