PNP模型的正弦粗糙微通道幂律流体电渗流研究

作者：肖水云; 李鸣; 杨大勇

来源：机械科学与技术, 2017, 36(03): 442-447.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.2017.0319

• 正弦粗糙
• 微通道
• 幂律流体
• 电渗流
• Poisson-Nernst-Planck模型

针对正弦表面粗糙元对微通道内幂律流体电渗流(EOF)流动特性的影响,建立了二维平板粗糙微通道内幂律流体EOF的Poisson-Nernst-Planck(PNP)数学模型,采用有限元法耦合求解双电层(EDL)电势的Poisson方程、离子输运的Nernst-Planck方程、幂律流体流动的Cauchy动量方程以及本构方程。在对PNP模型验证之后,研究了正弦粗糙元高度、频率对幂律流体壁面EDL电势分布以及EOF流量的影响。模拟结果表明:正弦粗糙元对近壁面EDL电势、外加电场电势、EOF速度矢量分布有较大影响;粗糙元波谷处EDL电势随着粗糙元相对高度或频率的增加而增大,波峰处反之;幂律流体EOF流量随着粗糙元相对高度的增加而单调减小,随粗糙元频率的增加先减小后增大,且在粗糙元频率为2.2时EOF流量最小;特别地,流体幂律指数越小,其受粗糙元高度或频率的影响越大。

• 单位
  南昌大学机电工程学院; 南昌大学信息工程学院