具有粗糙壁面微管道内非牛顿流体的电渗/电磁流动

基本信息
批准号:11562014
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:42.00
负责人:刘全生
学科分类:
依托单位:内蒙古大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:丁兆东,李凤琴,李少峰,张婷,刁彩霞,张永利,赵波
关键词:
壁面粗糙度电磁流体力学非牛顿流体电渗流动
结项摘要

Microfluidics means the fluid flow in a microchannel. It has many applications in physics, biology, medicine and chemistry. microfluidic devices are usually used to analyze biofluids, which are often solutions of long chain molecules which impart a non-Newtonian rheological behaviour. Many researchers have studied the electro-osmotic flows of non-Newtonian fluids in microchannel by imposed electrical field. However, with the increase of the strength of electrical field, the Joule heat effect becomes more obvious. In order to minimize the Joule heating effects, magnetic fields have been widely used to actuate the flow of microfluid. However, many theoretical works regarding to the influence of externally imposed magnetic fields need to be carried out in different micro-capillaries geometric domains. In fact, there are many roughnesses on surfaces of real channel walls, which are either incurred during the fabrication process or due to the adsorption of other species such as macromolecules. There small disturbances will affect the entire flow by penetrating itself into mainstream flow. The aim of the present study is to provide detailed analytical or numerical solutions both for EOF and magnetohydrodynamic velocity distributions of non-Newtonian fluids in a microchannel taking the wall roughness effects into account. Moreover, we will investigate the above flow under the case of rough curved microchannel. The dependence of velocity fields on several nondimensional parameters will be determined. The effect mechanism of corrugated walls on the EOF and magnetohydrodynamic flows will be revealed.

微流体力学是指微尺度管道内流体的流动问题,近年来它在物理、生物、医学和化学等多学科领域有着广泛的应用。微流体装置常被用来分析生物流体,这些流体大多是长链分子溶液,呈现出非牛顿流体的性质。用外加电场来驱动微管道中非牛顿流体的电渗流动已有部分学者在研究,但随着电场强度增加,将会产生较强的焦耳热效应。为了克服这一负面效应,最近人们提出通过外加磁场来研究微流体的输运过程,但此项技术的理论基础还很缺乏。同时,微流体管道在生产或操作过程中某些粒子会吸附到壁面上,不可避免地也会产生管道壁面粗糙度,它引起的微小扰动会渗入主流区而影响整个流动。本项目将通过理论分析和数值模拟,研究具有粗糙度微管道内非牛顿流体的电渗流动及电磁驱动流动,同时对具有粗糙壁面弯曲管道的情况进行研究。给出流场随相关参数的变化规律,揭示壁面粗糙度对电渗/电磁流动的影响机理。

项目摘要

微流体力学是指微尺度管道内流体的流动问题,近年来它在物理、生物、医学和化学等多学科领域有着广泛的应用。微流体装置常被用来分析生物流体,这些流体大多是长链分子溶液,呈现出非牛顿流体的性质。用外加电场来驱动微管道中非牛顿流体的电渗流动已有部分学者在研究,但随着电场强度增加,将会产生较强的焦耳热效应。为了克服这一负面效应,最近人们提出通过外加磁场来研究微流体的输运过程,但此项技术的理论基础还很缺乏。同时,微流体管道在生产或操作过程中某些粒子会吸附到壁面上,不可避免地也会产生管道壁面粗糙度,它引起的微小扰动会渗入主流区而影响整个流动。基于此,本项目首先开展了带有粗糙壁面的圆形和环形周期振荡的压力驱动下不可压缩粘性流体的流动研究,研究了无量纲的雷诺数、压力梯度振幅参数、壁面正弦粗糙度小振幅参数和反应粗糙度的正弦波波数对速度和体积流率的影响,另外,还研究了光滑壁面微管道中牛顿流体的旋转电渗流动(包括高电势的情况)。在此基础上,主要致力于研究带有壁面粗糙度的牛顿/非牛顿流体的电渗/电磁流动,分别研究了光滑壁面下非牛顿流体的电磁流动;带有壁面粗糙度的牛顿流体的电渗/电磁流动;带有壁面粗糙度的非牛顿流体的电渗/电磁流动,得到了相关的无量纲参数对流体运动的影响,分析了多场的耦合机理和规律。同时,还研究了非牛顿流体在微纳管道中电动流动。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
2

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
3

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

DOI:
发表时间:2018
4

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

DOI:
发表时间:2015
5

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

DOI:10.13249/j.cnki.sgs.2020.08.003
发表时间:2020

刘全生的其他基金

批准号:21066008
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21566029
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11202092
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31570409
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21676149
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:20066002
批准年份:2000
资助金额:14.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31100297
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

微管道中具有自由面非牛顿流体电渗流动的不稳定性

批准号:11202092
批准年份:2012
负责人:刘全生
学科分类:A0905
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

依赖于壁面电荷的壁面滑移对微通道内电渗流和传热特性的影响

批准号:11862018
批准年份:2018
负责人:长龙
学科分类:A0904
资助金额:44.00
项目类别:地区科学基金项目
3

粗糙壁面与自然对流相互作用驱动微流体流动的机理研究

批准号:11802023
批准年份:2018
负责人:李真珍
学科分类:A0909
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

非均匀壁面粗糙度棒束间流动传热与涡结构运动特征研究

批准号:51206183
批准年份:2012
负责人:鄢炳火
学科分类:E0602
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目