平行微管道中高Zeta电势下的旋转电渗流动

摘要

微流体装置是用于操控流体的设备,电渗驱动以其便于控制、结构简单且效率高的等优点成为微流体装置中占主导地位的驱动技术,广泛应用于生物化学分析和微电子系统等领域.本文研究了高Zeta势下平行微管道内牛顿流体的旋转电渗流动问题.根据薄的双电层假设,求解了非线性Poisson-Boltzmann(P-B)方程,得到电势的解析解.根据本文中的条件,对旋转坐标系下流体的Navier-Stokes控制方程进行简化,利用常数变易法进行求解,得到电渗速度及流率的解析解.此外,利用数值积分的方法把得到的结果与低Zeta电势的结果进行比较.还研究了无量纲壁面电势?0、旋转角速度?以及电动宽度K对电渗速度剖面的影响.结果表明:远离双电层的流体更容易受到旋转的影响,从而导致电渗速度剖面在微管道中心处形成一个凹面;相比于低Zeta电势的情况,其电渗速度更大,因此高Zeta势能够促进流体流动.此外,还研究了无量纲壁面电势?0旋转角速度?对流率的影响.

目录

第一个书签之前

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目标及内容

第二章 预备知识

2.1 双电层

2.2 电渗流

第三章 高Zeta电势下牛顿流体在平行微管道中的旋转电渗流动

3.1 数学模型公式推导

3.1.1 电势分布

3.1.2 速度场

3.1.3 流率

3.2 结果与讨论

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致 谢

附录 攻读学位期间发表的学术论文