【摘 要】
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随着微机电系统的发展和广泛应用,人们发现由于系统尺度的缩小,使得体系的面体比增大,在宏观系统中可以忽略的表面作用力在微尺度系统中变得不可忽视.宏观流体力学中经典的无滑移边界在微尺度系统中被证实不再适用.因此,液体在微米乃至纳米尺度构件中的独特的流动特性引起了人们的重视.目前,微流动的应用技术发展速度已经远远超过其本身机理的研究[1],因此对微流动的机理研究是非常有必要的.已有的文献中通常是对液体在
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随着微机电系统的发展和广泛应用,人们发现由于系统尺度的缩小,使得体系的面体比增大,在宏观系统中可以忽略的表面作用力在微尺度系统中变得不可忽视.宏观流体力学中经典的无滑移边界在微尺度系统中被证实不再适用.因此,液体在微米乃至纳米尺度构件中的独特的流动特性引起了人们的重视.目前,微流动的应用技术发展速度已经远远超过其本身机理的研究[1],因此对微流动的机理研究是非常有必要的.已有的文献中通常是对液体在简单的直通道进行研究[2-4],很少对复杂形状的通道进行研究[5],但实际的微流动体系中常常涉及到复杂形状的通道.针对这一研究空缺,本文采用格子Boltzmann方法对复杂形状的疏水微通道进行模拟,对含缩口的微通道进行模拟.利用各自Boltzmann方法中的Shan-Chen模型对壁面进行特殊处理,使壁面具有疏水或亲水的特性.主要考察了壁面不同强度的疏水作用以及含缩口的通道中通道的形状参数对通道中液体流动的影响.结果表明相同条件下通道中的流量随壁面的疏水作用力的增强而增大.在含缩口的疏水通道中的液体呈现出复杂的流动形态,在微通道的设计中为了得到最大的通道流量,通道的缩口段长度应随着壁面疏水作用力的增强而变长.
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