微通道內電滲流有限元數值模擬.pdf

1、微流控芯片在疾病診斷、藥物篩選和環(huán)境監(jiān)測等許多方面有著廣泛運用，微流控芯片的迅速發(fā)展對微流體及其控制的研究提出了更高的要求。微流控芯片具有體積小、可調控參數多、調控精確度高、自動化程度高、可以集成和大批量生產、能實現快速分析和降低硬件費用等獨特的優(yōu)點。但是，微觀尺度下的流體運動與宏觀流動的規(guī)律不同，宏觀狀態(tài)下常常被忽略的一些影響因素，在微觀尺度下對流體運動卻起著主要的作用，成為影響微流控芯片性能的關鍵因素之一，引起研究者的極大關注。

2、 本文分析了電滲流形成的基本理論，推導了電場和流場多場耦合的控制方程，并運用多物理場分析軟件對圓形微通道內壁面粗糙度對電滲流的影響，以及zeta電勢和微通道截面形狀對微混合的影響進行詳細地研究。 本文的主要研究成果和創(chuàng)新在于： 構建了壁面粗糙度單元為三角形的幾何模型，采用有限元方法研究了壁面粗糙度單元參數對圓形截面微通道內電滲流的影響，分析了微通道兩端存在阻礙壓力作用下的情況。結果表明，壁面粗糙度單元寬度和間隔增加時

3、微通道中截面流速先減小后增加。截面流速隨著相對粗糙度的增加非線性減小，但減小趨勢變緩。相對粗糙度增加時壓力與截面流速線的斜率減小，截面流速不易受壓力變化的影響。結論對電滲流驅動微流體的精確操控具有技術參考意義。 模擬了二維電滲流驅動下的微混合，研究了極性相同的壁面zeta電勢和極性相反的壁面zeta電勢對應微通道內的混合速度，獲得了壁面帶有極性相反的zeta電勢時截面形狀與混合速度的相關關系。結果表明，壁面所帶極性相同的電勢的截