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U型毛细管电极电渗流数值模拟研究

传感器与微系统 2024年第2期43卷 29-32页

作者：李江涛张祥雷孙健张东相宁辉李子瑞温州大学机电工程学院浙江温州325035 河北工业大学机械工程学院天津300401 丹东百特仪器有限公司辽宁丹东118009

为研究U型毛细管电极内电渗流(EOF)对微纳米颗粒表面Zeta电位测量结果的影响,以U型毛细管电极为基础,通过数值仿真分析了毛细管电极内部EOF启动机制及高频交变电压对其抑制机理。结果表明,当毛细管电极施加直流电压,壁面EOF在管壁面压... 详细信息

为研究U型毛细管电极内电渗流(EOF)对微纳米颗粒表面Zeta电位测量结果的影响,以U型毛细管电极为基础,通过数值仿真分析了毛细管电极内部EOF启动机制及高频交变电压对其抑制机理。结果表明,当毛细管电极施加直流电压,壁面EOF在管壁面压力梯度作用下产生回流,启动时间为毫秒(ms)级别。当施加高频交变电压时,高频率交变电场阻碍了EOF的启动,在壁面处产生局部振荡流。随着频率的增加,毛细管EOF受到抑制作用更为强烈。相比其他波形,三角波电压对EOF具备较好的抑制作用,局部振荡流的幅度范围更小。研究对颗粒Zeta电位检测和微流控电动流动的精准控制具有借鉴意义。

关键词：封闭毛细管电渗流交变电场

微通道中一类生物流体在高Zeta势下的电渗流及传热特性

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物理学报 2024年第6期73卷 229-240页

作者：慕江勇崔继峰陈小刚赵毅康田祎琳于欣如袁满玉内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzman... 详细信息

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzmann方程和流函数满足的四阶微分方程及热能方程的数值解,将所得结果与利用Debye-Hückel线性近似所得结果进行比较,证明本文数值方法的有效性.其次,讨论电磁环境下壁面Zeta势、哈特曼数H、电渗参数m、滑移参数β对流动特性、泵送特性和捕获现象的影响,并探究焦耳加热参数γ和布林克曼数Br等参数对传热特性的影响.结果表明,壁面Zeta势、电渗参数m、滑移参数β的增大对流体速度有促进作用,而哈特曼数H的增大会抵抗流体流动.研究进一步表明,焦耳加热参数γ和布林克曼数Br的增大会导致温度升高.

关键词：电渗流传热特性高Zeta势切比雪夫谱方法

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电渗流泵的机理分析

东南大学学报（自然科学版） 2003年第3期33卷 307-311页

作者：仲武陈云飞庄苹东南大学机械工程系南京210096

以实现CPU的温度控制、提高微流体的流动速度为目标 ,对电渗流的机理进行了分析 .应用无网格算法对Laplace方程、Poisson Boltzmann方程、Navier Stokes方程进行数值求解 ,得到的数值仿真结果与解析近似解吻合较好 .对微直管内的微流体... 详细信息

以实现CPU的温度控制、提高微流体的流动速度为目标 ,对电渗流的机理进行了分析 .应用无网格算法对Laplace方程、Poisson Boltzmann方程、Navier Stokes方程进行数值求解 ,得到的数值仿真结果与解析近似解吻合较好 .对微直管内的微流体的流动进行了仿真 ,再现了微流体流动的驱动过程 ,并讨论了微流体的流动速度与外加垂直电场的电势和ζ电势的相关性 .本文的数学模型不仅可以仿真几何形状简单的微直管内微流体的驱动过程 ,也可仿真几何形状复杂、ζ电势较大条件下的微直管内微流体的流动。

关键词：电渗流纳维-司托克斯方程无网格算法

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微扩张管道内幂律流体非定常电渗流动

物理学报 2016年第3期65卷 154-166页

作者：段娟陈耀钦朱庆勇中山大学工学院力学系广东省消防科学技术重点实验室广州510006

研究了电渗驱动下幂律流体在有限长微扩张管道内非稳态流动特性.基于Ostwald-de Wael幂律模型,采用高精度紧致差分离散二维Poisson-Nernst-Planck方程及修正的Cauchy动量方程,数值模拟了初始及稳态时刻微扩张管道内幂律流体电渗流流场... 详细信息

研究了电渗驱动下幂律流体在有限长微扩张管道内非稳态流动特性.基于Ostwald-de Wael幂律模型,采用高精度紧致差分离散二维Poisson-Nernst-Planck方程及修正的Cauchy动量方程,数值模拟了初始及稳态时刻微扩张管道内幂律流体电渗流流场分布情况,研究了管道截面改变对幂律流体无量纲剪切应变率及无量纲表观黏度的影响,以及无量纲表观黏度对拟塑性流体与胀流型流体流速分布的影响.数值模拟结果显示,当扩张角和无量纲电动宽度一定时,电场驱动下的幂律流体在近壁区域速度响应都很快;初始时刻,近壁处表观黏度的变化受到剪切应变率变化的影响,从而影响了三种幂律流体速度峰值的分布,出现拟塑性流体流速在扩张段上游及扩张段近壁处速度峰值均为幂律流体中最大、而在扩张段下游三种幂律流体速度峰值相近的现象;稳态时刻,幂律流体速度剖面呈现塞型分布,且满足连续性条件下,幂律流体流速随扩张管半径增大而减小,牛顿流体流动规律与宏观尺度下流动规律相同;初始时刻,在相同电动宽度、不同壁面电势作用下,幂律流体在扩张管近壁处剪切应变率分布的差异导致表观黏度分布的差异,并最终导致拟塑性流体与胀流型流体流速分布的差异.

关键词：微扩张管幂律流体电渗流表观黏度

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矩形微流道内电渗流影响因素的数值模拟

机械工程学报 2007年第3期43卷 37-42页

作者：张鹏左春柽周德义吉林大学机械科学与工程学院长春130022 吉林大学生物与农业工程学院长春130022

针对电渗泵的设计参数优化问题,建立电渗驱动流的数学模型,应用有限控制容积法对矩形流道断面上双电层场和速度场的耦合控制方程进行数值求解。详尽分析流道断面深宽比、流道当量直径、电解质溶液浓度和外加电场强度对电势、速度和流量... 详细信息

针对电渗泵的设计参数优化问题,建立电渗驱动流的数学模型,应用有限控制容积法对矩形流道断面上双电层场和速度场的耦合控制方程进行数值求解。详尽分析流道断面深宽比、流道当量直径、电解质溶液浓度和外加电场强度对电势、速度和流量的影响,并给出电渗流量和平均速度与影响因素之间的拟合公式。仿真结果表明:流量随流道深宽比的增大而减小,当流道深宽比为1时,流量最小;流量随流道当量直径的平方增加;平均速度与电解质溶液浓度和外加电场强度有关、与流道深宽比和当量直径的大小基本无关。

关键词：电渗流影响因素有限控制容积法矩形微流道数值模拟

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三维矩形微通道内电渗流动与换热的LB模拟

工程热物理学报 2019年第3期40卷 621-628页

作者：李天富胡沛罗小平易红亮哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 杭州杭氧股份有限公司石化工程公司单元室杭州310004

采用一体化的格子Boltzmann方法(LBM)对三维矩形微通道内的电渗流动换热问题进行了模拟,获得了NP模型和PB模型下微通道截面的电势分布、无量纲速度分布及温度分布,分别与D-H近似解及解析解对比以验证正确性及精度。进一步对比分析了不... 详细信息

采用一体化的格子Boltzmann方法(LBM)对三维矩形微通道内的电渗流动换热问题进行了模拟,获得了NP模型和PB模型下微通道截面的电势分布、无量纲速度分布及温度分布,分别与D-H近似解及解析解对比以验证正确性及精度。进一步对比分析了不同模型下壁面异质电势正电荷分布并模拟了三维壁面异质电势分布微通道内的电渗对流换热问题,结果表明PB模型描述电势场具有较大局限性,而电势分布情况对微通道内的流动模式与对流传热具有明显的影响。

关键词：电渗流 Nernst-Plank模型格子Boltzmann方法壁面异质电势对流换热

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电渗泵中电渗流的控制

分析化学 2003年第5期31卷 619-623页

作者：陈令新关亚风马继平中国科学院大连化学物理研究所中国科学院大连化学物理研究所大连 116012

电渗泵是利用载流的电渗驱动原理,结合电色谱(EC)、毛细管电泳(CE)、液相色谱柱技术制作的输液微泵,是新颖的流体和样品输送技术。电渗泵中电渗流(EOF)控制方法与EC和CE等文献中盼电渗流控制方法是相同的。本文对EC和CE等文献中有关EOF... 详细信息

电渗泵是利用载流的电渗驱动原理,结合电色谱(EC)、毛细管电泳(CE)、液相色谱柱技术制作的输液微泵,是新颖的流体和样品输送技术。电渗泵中电渗流(EOF)控制方法与EC和CE等文献中盼电渗流控制方法是相同的。本文对EC和CE等文献中有关EOF控制方法作了总结,并对电渗泵的研究现状和应用作一些前瞻分析。

关键词：电渗泵电渗流电色谱毛细管电泳评述

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发散形通道内的稳定电渗流动(英文)

光学精密工程 2009年第6期17卷 1238-1243页

作者：王小章王朝晖蒋庄德西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

电渗流通过外加电场来驱动液体通过微小通道,同时由于焦耳热效应的存在,也会在流体及通道表面形成热传导现象。应用计算流体力学方法,对矩形发散形微通道内电渗流流动所产生的流场、温度场进行了数值模拟和研究。由于流体的介电常数、... 详细信息

电渗流通过外加电场来驱动液体通过微小通道,同时由于焦耳热效应的存在,也会在流体及通道表面形成热传导现象。应用计算流体力学方法,对矩形发散形微通道内电渗流流动所产生的流场、温度场进行了数值模拟和研究。由于流体的介电常数、电导率、粘性、热导率等属性依赖于温度的变化,焦耳热效应产生的温度场会改变流体的多种属性,并进而影响到流动速度、压力分布等。计算结果表明,焦耳效应在微管道芯片上产生了一个非均匀的热梯度场,并同时影响液体流动。热梯度场的存在在均匀截面通道内可以提高液体的流动速度,但在发散形通道内却不能产生相似的效果,此时的出口速度和体积流速都明显下降,分别达到约16 %和60μl/ min。焦耳热效应同时通过降低流速和流动压力减弱了发散形管道的电渗流泵送性能。

关键词：电渗流发散形通道焦耳热效应计算流体力学

毛细管电泳分离I^-和IO_3^-中的电渗流的控制与调节

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高等学校化学学报 1997年第4期18卷 541-543页

作者：任红星吴明嘉中国科学院长春应用化学研究所电分析化学开放研究实验室国家电化学和光谱研究分析中心长春130022

Manipulation of electroosmotic flow in capillary electrophoresis is an importantstep for separation of inorganic *** type and concentratlon of electroosmotic flowmodifier (OFM) exert a tremendous influence on the electroosmotic mobllity. ln the pres-ence of CTAB as buffer solutions’ pH values increase, the electroosmotic mobility becomeslower. At the same ionic strength, the buffer type affects the electroosmotic veloclty and themigration order for iodide and iodate.

关键词：毛细管电泳电渗流碘离子碘酸根