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链刚性对高分子溶液在微纳通道内流动的影响
  • ISSN号:1008-973X
  • 期刊名称:《浙江大学学报:工学版》
  • 时间:0
  • 分类:TP271[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]浙江大学机械工程学系,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50775202);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(J20081235);浙江省自然科学基金重点资助项目(Z1100475).
中文摘要:

采用蠕虫状链(worm-like chain)模型表示高分子链,用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟微纳通道内高分子溶液的压力流,研究链刚性对高分子链迁移以及通道内速度场的影响.研究结果表明,链刚性越强,高分子链受到的阻力越大,降低高分子链周围流体的速度,使高分子溶液整体流速减小.模拟结果还显示,当链刚度较小时,高分子链在微通道压力流中会向通道中心方向迁移,并随着流场增强迁移越明显,但随着链刚性增强,壁面附近的高分子链排空层厚度减小,通道中心处的高分子链浓度也减小,高分子链质心分布呈明显的双峰状,与实验结果吻合.模拟结果对相关微纳流控机械的设计和优化具有指导意义.

英文摘要:

Dissipative particle dynamics (DPD) approach was used to investigate effect of chain rigidity on the pressure driven flow of macromolecular solution in micro-and nanochannels. The macromolecules were modeled with worm-like chains. The effect of chain rigidity on the velocity field in the channel, and the cross-streamline migration of maeromolecules were studied. The results show that the flow resistance of chains increases with increasing chain rigidity, which can reduce the velocity of the fluids around the chains, thus the velocity of macromolecular solution in the channel decreases. The DPD simulation results also show that the chains migrate toward the channel centerline with small chain rigidity in the pressure driven flow, and both the migration toward the channel eenterline and the thickness of depletion layer near the wall increases with the flow strength. However, with the increase of chain rigidity, the depletion layer at the walls decreases and the macromolecular concentration at the channel centerline also decreases, thus the bimodal distribution of chain center-of-mass becomes more pronounced. These simulation results are agree well with the experimental observations and can be used to design and optimize micro-and nanofluidic devices.

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期刊信息
  • 《浙江大学学报:工学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:浙江大学
  • 主编:岑可法
  • 地址:杭州市浙大路38号
  • 邮编:310027
  • 邮箱:xbgkb@zju.edu.cn
  • 电话:0571-87952273
  • 国际标准刊号:ISSN:1008-973X
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1245/T
  • 邮发代号:32-40
  • 获奖情况:
  • 2000年获浙江省科技期刊质量评比二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:21198