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基于压力流场的高分子在微纳通道内的横向迁移行为
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:O35[理学—流体力学;理学—力学] 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,杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金(50775202)、浙江省自然科学基金(Z1100475)和浙江省滑动轴承工程技术研究中心建设计划(2012E10028)资助项目.
中文摘要:

了解高分子在微纳通道内的流动行为对于相应的微流控器械的设计和制造至关重要。采用有限伸展非线性弹性(Finitelyextendablenonlinearelastic,FENE)珠.簧链模型表示高分子链,用耗散粒子动力学(Dissipativeparticledynamics,DPD)方法研究高分子在微纳通道压力流场中的横向迁移特性。研究结果表明,当微通道宽度较大,弱受限时,高分子链会远离壁面,向通道中心迁移,但高分子链浓度在通道中心处又会出现局部最小值,在通道中心和壁面之间出现峰值,高分链浓度分布呈双峰状,并且随着流场增强,向通道中心迁移越明显,排空层厚度越大,与试验结果吻合,同时随着通道宽度变大,高分子链远离壁面的趋势越强。当微通道宽度减小,强受限时,高分子链会远离通道中心,并随着流场增强,远离通道中心的趋势越强。

英文摘要:

The flows of macromolecules in micro- and nanoscale channels are of paramount importance in the design and manufacture ofmicrofluidic devices. The macromolecules are modeled with finitely extendable nonlinear elastic (FENE) chains, and dissipative particle dynamics (DPD) approach is used to investigate the cross-stream migration of macromolecules under pressure driven flow in micro- and nanoehannels. The results show that the chains migrate away from the wall and move toward the channel centerline in wide channels where the chains are under weak confinement. In the wide channel, both the thickness of the depletion layer near the wall and the migration toward the channel centerline increase with the flow strength, and these simulation results agree well with well-known experimental observations. Under weak confinement, the center-of-mass distribution of the chains exhibits a local minimum in the centerline accompanied with two symmetric off-center peaks, and the migration away from the wall increases with the increase of channel width. However, the chains migrate away from the channel centerline in narrow channels where the chains are under strong confinement, and the migration increases with the flow strength.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603