平行板微管道间Maxwell流体非定常电渗流动

【摘要】微流体流动是指在微尺度管道内流体的流动问题,近年来在物理、生物、医学和化学等多学科领域有着广泛的应用.通常电解质溶液中的离子与微管道壁面的相互作用会产生双电层(Electricdoublelayer,简称EDL),在外电场的作用下,由于流体的黏性,移动的自由离子将会带动附近流体微团运动,最终形成了电渗流(Electroosmoticflow,简称EOF).牛顿流体的EOF在理论和实验中研究的较多并成为一项成熟的技术.本文采用拉普拉斯变换法研究了平行板微管道中Maxwell流体非定常电渗流动.将电渗力作为体力,解析求解了线性化的Poisson-Boltzman方程,柯西动量方程以及Maxwell流体本构方程.分析了无量纲时间t、雷诺数Re、松弛时间λ1、脉宽α和电动宽度K对速度刨面的影响.结果表明：在直流电(DirectCurrent,简称DC)驱动下,Maxwell流体速度剖面强烈地依赖于松弛时间λ1和无量纲时间t.随着松弛时间λ1的变小,DCEOF越来越接近牛顿流体的速度；随着松弛时间λ1的增加,导致流体流动趋于DCEOF恒定流动缓慢；随着无量纲时间t的变大,DCEOF速度越来越接近定常DCEOF流动形式;DCEOF的速度变化主要集中在EDL的狭窄区域内.在交流电(AlternativeCurrent,简称AC)驱动下,Maxwell流体速度剖面强烈地依赖于松弛时间λ1、雷诺数Re和无量纲时间t.对于给定的雷诺数Re,随着松弛时间λ1的增加而ACEOF速度振幅快速变化.对于给定的松弛时间λ1,随着雷诺数Re的增大ACEOF的振幅发生明显的变化.速度振幅随着时间t的增大,ACEOF速度在同一松弛时间λ1内的振幅变化较明显,并ACEOF速度周期性的变化,波动也最为剧烈.在脉冲电驱动下,Maxwell流体速度剖面强烈地依赖于松弛时间λ1、脉宽α和无量纲时间t.随着松弛时间λ1的增加速度的波动振幅越来越大,且波动更加剧烈,并且EOF速度振幅的变化主要集中在紧贴两固体壁面的EDL薄层中.不同的脉宽α使得速度剖面的变化频率不同,随着脉宽α的增加,速度剖面的变化频率减慢,即变化周期变长.
【作者】尹泽；
【导师】菅永军；
【作者基本信息】内蒙古大学，数学，2014，硕士
【关键词】EOF；EDL；Maxwell流体；松弛时间；雷诺数；拉普拉斯变换；

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