微通道内幂律流体的电黏性效应和混合驱动模拟

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：学号：４１５８１９２１３０５８南昌大学专业学位研究生学位论文微通道内幕律流体的电黏性效应和混合驱动模拟ＴｈｅＳｉｍｕｌａ村ｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏｖｉｓｃｏｕｓＥｆｆｅｃｔｓａｎｄ化ｅＭｉｘｅｄＤｒｉｖｅｎＦｌｏｗｏｆ－ＰｏｗｅｒｌａｗＦｌｕｉｄｓｉｎＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌ罗艳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：、职称张卫华高级工程师专业学位种类‘：工程硕±专业领域名

2、称：仪器仪表工程论文答辩日期；２０１６年５月２７日答辩委员会主席；厶呼评阅人：２０化年月日一、学位论文独创性声巧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研充成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，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构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡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）；签字曰期：年＾月Ｉ曰？乾二、学位论文版权使用授权书

3、本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、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被查阅和借阀。本人授权南昌大学可Ｗ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＾兰采用影印、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社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，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按章程规定享受相关权益。乘＾／学位

4、论文作者签名（手写）：导师签名（手写Ｖ省歡签字曰期：年ｉ月＇曰签字曰期；＞７／占年月／曰论文题目觀面盈Ｉ勾抑麻，Ｕ施打敏４宛處批人爭哪查＿＿名每检Ｉ学号如谢柯如巧论文级别｜博±□硕±＂院／系／所批龙Ｌ殺安该Ｉ专业ＩＥｍａｉｌ备注：￣￣＾公开口□保密（向校学化办申请巧批准为＂保密＂，年月后公开摘要摘要微流控芯片是一种新型的微全分析系统，因其尺寸小、精度高、便于操作等优点被广泛应用。本文采用理论分析和数值模拟方法研究了微通道内幂律流体的流动特性。主要研究工作和成果如下：基于PNP模型，通过电流密度平衡条件

5、分析了微通道内纯压力驱动幂律流体的电黏性效应，揭示了微通道内压力驱动幂律流体的流动特性。结果表明，微通道有电黏性效应时，流体的流动速度减小，且流体的流动会在微通道内产生流动电位，流动电场强度随着幂律指数的减小而增大；流体的流动速度随着溶液浓度的升高而增大，与电渗流相反；溶液浓度对流体的黏性有很大的影响，溶液浓度越低，由电黏性效应引起的黏度变化越明显。研究了规则变化微通道内压力驱动幂律流体的电黏性效应，分析了微通道几何形状对微通道内流体的速度、流动电势的影响，并与直微通道中幂律流体的电黏性效应进行了对比。结果表明，微变通道内流体的速度小于直微通道，且

6、微变通道内由电黏性效应引起的速度变化量小于微直通道，但是流体在微变通道内会产生更高的流动电势。微通道的尺寸和形状对流体的流动有很大的影响。基于有限元法采用无量纲数学模型研究了微通道内电渗压力混合驱动幂律流体的流动特性。结果表明，无量纲参数对流体的黏度有很大的影响；Poiseuille数是无量纲德拜参数K和壁面zeta电势的增函数，增长趋势随着幂律指数n的变大而加快；黏性耗散系数和焦耳热参数对微通道内流体的温度分布有很大的影响；微通道内流体与壁面的温差随着幂律指数n的增大而变大，流体的无量纲温度随着壁面zeta电势和黏性耗散参数Sv的增大而变大；无量

7、纲德拜参数K较低时，努塞尔数随着壁面zeta电势的升高而变大。关键词：微通道；电渗流；幂律流体；电黏性；流动电势IABSTRACTABSTRACTMicrofluidicChip(MFC)isanovelkindofmicrototalanalyticalsystem.Ithasbeenwidelyusedforitsadvantagesofsmallsize,highprecisionandeasytooperation,etc.Thispaperaimstostudythefluidflowcharacteristicsofthepower-l

8、awfluidaccordingtothemethodsoftheoreticalanalysisandnumerical