誘導(dǎo)電滲流的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、芯片微通道中的分析技術(shù)是世界上最前沿的科技領(lǐng)域之一,目前,微型全分析系統(tǒng)的核心內(nèi)容即微流體芯片。隨著微流體芯片研究的不斷深入,該領(lǐng)域的重點(diǎn)轉(zhuǎn)為微流體芯片的設(shè)計(jì),而微泵及微混合器的設(shè)計(jì)均是微流體芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與重點(diǎn)。誘導(dǎo)電滲流,既具備了電滲流作為最成功驅(qū)動(dòng)方式的諸多優(yōu)點(diǎn),又可規(guī)避電滲流驅(qū)動(dòng)中若干弊端,對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行研究,并應(yīng)用到微泵、微混合器的設(shè)計(jì)中,開展相應(yīng)的數(shù)值模擬研究與實(shí)驗(yàn)研究,是十分必要的。本文基于微流體芯片中誘導(dǎo)電滲流所開展的

2、相關(guān)工作如下:
　　(1)對(duì)電滲流及誘導(dǎo)電滲流的形成機(jī)理進(jìn)行分析,建立電滲流多物理場(chǎng)耦合控制方程組,并給出誘導(dǎo)電滲流誘導(dǎo)雙電層壁面電勢(shì)求解公式。
　　(2)基于Fluent用戶自定函數(shù)(UDF)接口,編寫描述誘導(dǎo)電滲流電場(chǎng)、流場(chǎng)、濃度場(chǎng)控制方程、邊界條件在內(nèi)的C語(yǔ)言程序,并對(duì)可極化圓柱形障礙物及半邊不同性質(zhì)圓柱形障礙物周邊流場(chǎng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　(3)基于誘導(dǎo)電滲流理論,對(duì) T型微泵進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),其創(chuàng)新點(diǎn)為在

3、T型管道垂直管道與水平管道交接處嵌入雙面不同性質(zhì)圓柱體障礙物,以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)效果。研究表明,該微泵具有良好的驅(qū)動(dòng)效果,并且驅(qū)動(dòng)效果隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)。
　　(4)基于誘導(dǎo)電滲流理論,對(duì) U型微混合器進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),其創(chuàng)新點(diǎn)在于分別嵌入完全可極化障礙物與半邊不同性質(zhì)障礙物于微管道,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)效果與混合效果的同時(shí)提高。研究表明,該微混合器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了良好了流體驅(qū)動(dòng)效果和混合效果,并且,隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng),該混合器樣本傳輸效率顯著提高,混合