誘導電滲流的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、芯片微通道中的分析技術是世界上最前沿的科技領域之一,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,該領域的重點轉(zhuǎn)為微流體芯片的設計,而微泵及微混合器的設計均是微流體芯片設計的關鍵與重點。誘導電滲流,既具備了電滲流作為最成功驅(qū)動方式的諸多優(yōu)點,又可規(guī)避電滲流驅(qū)動中若干弊端,對其形成機理進行研究,并應用到微泵、微混合器的設計中,開展相應的數(shù)值模擬研究與實驗研究,是十分必要的。本文基于微流體芯片中誘導電滲流所開展的

2、相關工作如下:
　　(1)對電滲流及誘導電滲流的形成機理進行分析,建立電滲流多物理場耦合控制方程組,并給出誘導電滲流誘導雙電層壁面電勢求解公式。
　　(2)基于Fluent用戶自定函數(shù)(UDF)接口,編寫描述誘導電滲流電場、流場、濃度場控制方程、邊界條件在內(nèi)的C語言程序,并對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特性進行數(shù)值模擬研究。
　　(3)基于誘導電滲流理論,對 T型微泵進行改進設計,其創(chuàng)新點為在

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,以實現(xiàn)驅(qū)動效果。研究表明,該微泵具有良好的驅(qū)動效果,并且驅(qū)動效果隨著電場強度的增強而增強。
　　(4)基于誘導電滲流理論,對 U型微混合器進行改進設計,其創(chuàng)新點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,實現(xiàn)驅(qū)動效果與混合效果的同時提高。研究表明,該微混合器設計實現(xiàn)了良好了流體驅(qū)動效果和混合效果,并且,隨著電場強度的增強,該混合器樣本傳輸效率顯著提高,混合