基于熵的微流动传热特性的数值分析

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号：４１５９２６６１４０６２南昌大学专业学位研究生学位论文基于巧的微流动传热特性的数值分析ＥｎｔｒｏＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＡｎａｌｓｉｓｏｆＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎＭｉｃｒｏｆｌｏｗｓｐｙｙ■王阳培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：杨大勇副教授■指导教师姓名、职称：张卫华高级工程师专业学位种类：工程硕±专业领域名称：仪器仪表工程２０１６５７论文答辩日期：年月２日一答辩委员会主席：评

2、阅人：２０１６年ｒ月《曰ｊ一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加标法和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的一学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：签字日期：２０１６年５月今日Ｉ二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学

3、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查进阅和借阅。本人授权南昌大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库授行检索，权北可化采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时论京万方数据服份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位文枚录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕±学位＂论文＂全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按章程规定享受相关权益。学位论文作

4、者签名（手写导师签名（手写）：签字日期：２０１６年５月弓１日签字日期：２０１６年５月３日论Ｉ文题目著滿钉婉茄隹跑谢谢數巧兮Ｉ寻砰芋却圓＾名互■戸９Ｉ学＾夺巧文备别Ｉ禅：ｉｒ□硕±—院／系ｍ／所夸悔，Ｉ专业Ｉ／从驗处去Ｉ诗ｉＥ＿ａｉｌ备注：＂＂时公开□保密（向校学位办申请获批准为保密，年月后公开）摘要摘要微流控芯片广泛应用于样品传输、分析、检测以及微电子元器件的散热，具有尺寸小、成本低、响应快和精度高等特点。微流控芯片内流体驱动方式主要为电渗驱

5、动、压力驱动及其混合驱动。本文对微通道内流体流动的传热过程进行了理论分析和数值模拟，系统地研究了各流动参数对传热特性的影响。主要研究内容和结论如下：考虑流体热物变性与焦耳热效应、黏性热耗散的影响，研究二维平板微通道内电渗流的传热特性，分析不同的流动参数对整个传热过程的影响。结果表明大部分情况下无需考虑流体的物变性，焦耳热系数进一步抑制物变性的影响。黏性热耗散是zeta电势和动电参数的减函数，焦耳热效应是zeta电势和动电参数的增函数。总体上，zeta电势越大，无量纲温度越高。使用熵增加原理来研究二维平板

6、微通道内电渗‒压力混合驱动流的传热传质过程，分析流体内能增大过程中各热效应所占比重。结果表明反向混合驱动流内无量纲温度和熵低于正向混合驱动流的。微通道中心区域内流体的熵是最小的，壁面处的最大。无量纲离子浓度是动电参数K的增函数。流动参数对各热效应的作用较大，影响熵增加过程中各热效应所作的贡献。考虑黏性热耗散以及流体电阻非均匀分布的影响，研究二维平板微通道内压力驱动流的传热过程，分析不同流动参数对传热过程及流动电势的影响。结果表明电流密度平衡条件可以更准确地描述电黏性效应。动电参数不影响黏性热耗散的强弱。

7、动电参数K=10时电黏性效应最明显，流体总熵最小。流动速度、熵和流动电势均为电黏性系数的减函数。通过分析各流动参数对微流体传热过程的影响，使得焦耳热效应与黏性热耗散几乎不影响传热过程，使微流体达到最大的传热效率，对微流控芯片的开发及微电子元器件散热设计具有一定的指导意义。关键词：微通道；熵；焦耳热；黏性热耗散；数值分析IABSTRACTABSTRACTMicrofluidicchipiswidelyusedtodelivery,analysis,detectsamplespeciesandheatsin

8、kduetoitssmallsize,lowcost,fastresponseandhighprecision.Electroosmosisandpressurearemajormeanswhichcoulddrivefluidtoflowinmicrofluidicchip.Theaimofthisthesisisresearchingtheeffectofdifferentvaluesofflowparametersoncharacte