突扩微通道中流体电渗驱动的LBM模拟研究

摘要

通过带有外力项的不可压格子Boltzmann方法模拟了突扩微通道中的电渗流动.深入研究了扩张比ER,离子摩尔浓度c∞,ζ电势及外加电压对流动的影响.计算结果表明,与压力驱动相比,在突扩通道中电渗驱动可以抑制边界层的分离.同时,流速、压力、壁面电荷电势在突扩处均发生突变,且这种突变与扩张比ER及离子摩尔浓度c∞紧密相关.外加电压沿通道轴线呈线性分布,但在突扩处存在拐点.而且,随着ER增大收缩通道中的压力由线性向非线性转变.研究还发现,随着ER或c∞逐渐增大,通道出口速度剖面由凸形向凹形转变.这是由于扩张通道中的逆压力梯度与流体所受的电场力相互作用的结果.此外,在其他条件不变的情况下,ζ电势和外加电压对出口速度剖面没有影响.