環(huán)境監(jiān)測(cè)芯片內(nèi)微槽道流動(dòng)穩(wěn)定性研究.pdf

1、環(huán)境監(jiān)測(cè)芯片由于其準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、高效、快速等突出優(yōu)點(diǎn)，成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究新熱點(diǎn)。本文討論了監(jiān)測(cè)芯片微槽道內(nèi)流動(dòng)及其穩(wěn)定性問(wèn)題，重點(diǎn)考慮了微尺度效應(yīng)如表觀黏性系數(shù)和邊界滑移及黏性分層對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。 本文首先討論了黏性修正和邊界滑移對(duì)微槽道流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。用表觀黏性代替液體的黏性，采用Navier邊界條件模擬邊界滑移。結(jié)果顯示：當(dāng)只考慮表觀黏性系數(shù)修正時(shí)，由于靠近壁面處流體分子運(yùn)動(dòng)受阻，流速分布曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)，導(dǎo)致流動(dòng)的

2、臨界雷諾數(shù)小于傳統(tǒng)值，流動(dòng)更容易失穩(wěn)；相反，邊界滑移則增加了平均流的豐滿程度，使流動(dòng)更加穩(wěn)定；同時(shí)考慮黏性修正和邊界滑移時(shí)，當(dāng)黏性修正模型參數(shù)n和ξ較大時(shí)，邊界滑移的影響會(huì)被大大地減弱。進(jìn)一步研究了上下壁面材料不同時(shí)對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。當(dāng)上下壁面滑移長(zhǎng)度不同時(shí)，流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)比相同滑移長(zhǎng)度(取大的滑移長(zhǎng)度)時(shí)的臨界雷諾數(shù)大，不穩(wěn)定區(qū)域的波數(shù)范圍也比相同滑移長(zhǎng)度時(shí)寬。 第二部分討論了微槽道內(nèi)黏性分層流的不穩(wěn)定性問(wèn)題。使用斷面模

3、型模擬液一液界面，滑移條件采用Navier邊界，重點(diǎn)討論了黏性比、表面張力、重力參數(shù)和界面位置等因素對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。可以看出：界面的位置和黏性比對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性影響最大?？紤]邊界滑移后，發(fā)現(xiàn)上下壁面滑移相同時(shí)臨界雷諾數(shù)比較大；只有上壁面有滑移時(shí)，流動(dòng)比上下無(wú)滑移時(shí)更容易失穩(wěn)。為了與斷面模型相區(qū)分，又假定兩層流體界面處存在一層液膜，液膜內(nèi)流體的性質(zhì)是連續(xù)變化的。邊界滑移依然用Navier邊界，主要討論了界面位置及黏性比對(duì)流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。