介觀尺度下微通道邊界滑移特性的數(shù)值模擬.pdf

1、與宏觀尺度下相比，邊界條件對(duì)微通道中流體流動(dòng)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(duì)微流體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定的功能而言，對(duì)微通道中邊界滑移特性進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用耗散粒子動(dòng)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(rùn)濕性對(duì)邊界滑移的影響。
　　針對(duì)poiseuille流流動(dòng)過(guò)程，分析了DPD模型中耗散力權(quán)函數(shù)的指數(shù)s對(duì)模擬系統(tǒng)中的擴(kuò)散系數(shù)D、耗散粘度η

2、D、粘度η和施密特?cái)?shù)Sc的影響。采用s=2時(shí)的耗散力權(quán)函數(shù)對(duì)介觀尺度下的Poiseuille流在不同作用系數(shù)下的邊界滑移進(jìn)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(xiàn)性滑移。通過(guò)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(duì)流動(dòng)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(xiàn)性關(guān)系，隨著awf的增大，滑移速度線(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系，隨著ρ增大，滑移速度增大;滑移速度與α呈對(duì)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(xiàn)構(gòu)造勢(shì)能函數(shù)，能夠得到具有近程相斥遠(yuǎn)程相吸的保守力權(quán)函數(shù)。
　　對(duì)固體壁面潤(rùn)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(xiàn)關(guān)系，隨著awf/af的增大而減小。對(duì)液體在具有不同潤(rùn)濕性表面的微通道中的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行的