介觀尺度下微通道邊界滑移特性的數(shù)值模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、與宏觀尺度下相比,邊界條件對微通道中流體流動的影響更加顯著,隨著微通道尺度的減小,邊界條件的影響甚至可以起到主導(dǎo)作用,因此對微流體系統(tǒng)實現(xiàn)特定的功能而言,對微通道中邊界滑移特性進行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文采用耗散粒子動力學(xué)(DPD)的方法,在介觀尺度上研究了微通道的邊界條件及表面潤濕性對邊界滑移的影響。
  針對poiseuille流流動過程,分析了DPD模型中耗散力權(quán)函數(shù)的指數(shù)s對模擬系統(tǒng)中的擴散系數(shù)D、耗散粘度η

2、D、粘度η和施密特數(shù)Sc的影響。采用s=2時的耗散力權(quán)函數(shù)對介觀尺度下的Poiseuille流在不同作用系數(shù)下的邊界滑移進行模擬,凍結(jié)雙層DPD粒子作為固體壁面,設(shè)滑移模型為Navier線性滑移。通過改變固液粒子的斥力系數(shù)awf、耗散系數(shù)γ、固體壁面的粒子密度ρw和壁面粒子到固液邊界的距離α,研究了不同的固體邊界參數(shù)對流動的影響。結(jié)果表明邊界滑移速度與固液斥力系數(shù)awf成線性關(guān)系,隨著awf的增大,滑移速度線性增加;滑移速度與固體壁面的

3、耗散力系數(shù)γ呈指數(shù)關(guān)系,隨著γ,的增大,滑移速度逐漸減小;滑移速度與固體壁面粒子密度ρ成線性關(guān)系,隨著ρ增大,滑移速度增大;滑移速度與α呈對數(shù)正態(tài)關(guān)系,隨著α增大,滑移速度先增大后降低。采用三次光滑樣條曲線構(gòu)造勢能函數(shù),能夠得到具有近程相斥遠程相吸的保守力權(quán)函數(shù)。
  對固體壁面潤濕性的模擬發(fā)現(xiàn),液滴在固體表面的接觸角與awf/af存在二次曲線關(guān)系,隨著awf/af的增大而減小。對液體在具有不同潤濕性表面的微通道中的流動狀態(tài)進行的

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