异构表面微通道内电渗流与微混合研究

《异构表面微通道内电渗流与微混合研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号；４１５８１９２１３０％南昌大学专业学位研究生学位论文异构表面微通道内电渗流与微混合研究－ｍＳｔｕｄｏｎＥｌｅｃｔｒｏｏｓｍｏｔｉｃＦｌｏｗａｎｄＭｉｃｒｏｉｘｉｎｇｉｎＨｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｙＳｕｒｆａｃｅ－Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ肖水云培养单位（院；、系）机电工程学院指导教师姓名：、职称李鸣教授＇‘指导教师姓名、职称：杨大勇副教授指导教师姓名、职称：张卫华商级工程师专业学位种类：工程硕±专业领

2、域名称：仪器仪表工程论文答辩日期：２０１６年５月２７日答辩委员会．卡席：‘评阀人：―２０１６年月日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巧工作及取得的研究成果，。据我所知除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机一构的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献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写签子日期：知？年ｉ

3、ｒ月义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有ｋ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被查阅和借阅。本人授权南昌大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志狂将本学位论文收录到《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

4、社会公众提供信息服务，同意按＂章程规定享受相关权益。寺少从么＾学位论文作者签名巧写）导师签名（手写论签字日期：年主月日签字日期；年ｒ月义《日文题目水為表；涵Ａ逸爲巧曲Ｉ；、如游会參寻麥研节户／姓名学号±□硕±田＾恍《Ｉ仰３化《论文级别博院／系、／所■分ｙｊ；々、也乐专业私絶冷表王１您戸Ｅｍａｉｌ—备注＾＼垃＾开□保密（向校学位办申请获批准为＂保密＂，年月后公开三摘要摘要微流控芯片是在一块几平方厘米的芯片上集成生物、化学实验室基本功能单元的技术平台，对

5、于分析仪器的微型化，集成化具有重要的意义。电渗流（EOF）是一种高效的微流体操控技术，其在微流控芯片技术中已有广泛的应用，如微流体输送，DNA排序，细胞分离等。本文针对EOF中的复杂粗糙表面效应、瞬态特性以及微混合进行了研究。主要的研究内容和成果如下：采用有限元法（FEM）数值模拟了Poisson-Nernst-Planck（PNP）模型的粗糙微通道内幂律流体EOF。研究了正弦粗糙元和准分形粗糙元对微通道内幂律流体EOF流动特性的影响，研究结果表明，正弦粗糙元或准分形粗糙元凸起处和凹陷处的双电层电势和外加电

6、场电势分布趋势相反；幂律流体EOF流量随着两种粗糙元相对高度或准分形粗糙元迭代次数的增加而减小，随着准分形粗糙元分形维数的增加而增大，且在频率为2.2时EOF流量最小。采用格子Boltzmann方法研究了横向交变电场驱动EOF和纵向交变电场调控EOF的瞬态特性，研究结果表明，EOF瞬态速度大小与交变电场幅值和溶液离子浓度成正比，与交变电场频率成反比。对于横向交变EOF，微通道中心区域的流体的运动滞后于EDL内流体；对于纵向交变EOF，微通道上下壁面的电极板对数、间距和电极板极性对流体的流动影响巨大，会改变微

7、通道内EOF速度方向以及漩涡数量和大小。采用FEM对比分析了三种T型微混合器内流场和浓度场的分布，并研究了Reynolds（Re）数和Schmidt（Sc）数对流体混合效率的影响。研究结果表明，两种溶液的混合效率随着Re数和Sc数的增加而减小，且减小趋势变缓；嵌入肋板的被动式混合强化模型内的混合效率在两块肋板附近剧烈波动；增加壁面非均匀Zeta电势的主动式混合强化模型内混合效率沿水平微通道方向上波动较小，且这种波动在高Re数或低Sc数时会被抑制。当Re数较小时，增加壁面非均匀Zeta电势的主动式混合能更好地

8、提高溶液的混合效率，但当Re数较大时，嵌入肋板的被动式混合的混合效果更好。关键词：电渗流；粗糙微通道；格子Boltzmann方法；瞬态特性；微混合IABSTRACTABSTRACTThemicrofluidicchipisatechnologyplatformofintegratingbiologicalorchemicallaboratorybasicfunctionunitsonachipofseverals