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发散形通道内的稳定电渗流动
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:0
  • 页码:1239-1242
  • 语言:中文
  • 分类:O357.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049, [2]西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安710049
  • 相关基金:Foundation item:Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50535030)and ( Grant No. 50775177)
  • 相关项目:基于MEMS技术的血液处理微系统研究
中文摘要:

电渗流通过外加电场来驱动液体通过微小通道,同时由于焦耳热效应的存在,也会在流体及通道表面形成热传导现象。应用计算流体力学方法,对矩形发散形微通道内电渗流流动所产生的流场、温度场进行了数值模拟和研究。由于流体的介电常数、电导率、粘性、热导率等属性依赖于温度的变化,焦耳热效应产生的温度场会改变流体的多种属性,并进而影响到流动速度、压力分布等。计算结果表明,焦耳效应在微管道芯片上产生了一个非均匀的热梯度场,并同时影响液体流动。热梯度场的存在在均匀截面通道内可以提高液体的流动速度,但在发散形通道内却不能产生相似的效果,此时的出口速度和休积流速都明显下降,分别达到约16%和60μl/min。焦耳热效应同时通过降低流速和流动压力减弱了发散形管道的电渗流象送性能。

英文摘要:

The electroosmotic flow drives a fluid passing through microchannels by an applied electric field, which also induces heat transfers both in the fluid and channel walls because of a Joule-heating. Using the Computing Flow Dynamics(CFD) technique, a flow field and a temperature field in diverging channels are numerically investigated with a 3-D microchip model. Due to the temperature-dependent physical properties of the fluid including viscosity, relative dielectric constants, electric conductivity, and thermal conductivity, the induced temperature gradient imposes great influence on flow behaviors of channels. The results suggest that a nonuniform gradient thermal field is formed in a microchip by the Joule heating and it affects the flow field severely. This gradient thermal field has increased the flow velocity in uniform cross-section channels but can not do it similarly in diverging channels, so that the outlet velocity and volume flow rate have decreased by 16 % and 60 μl/min, respectively. Moreover,the Joule heating also weakens the pumping performance of diverging channels by decreasing the flow velocity and pressure.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 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,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)
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