旋转微平行管道内两层流体的电渗流动

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在旋转微平行管道内,本文研究了两不相容流体的电渗流问题.通过使用线性泊松玻尔兹曼(Poisson-Boltzmann)方程考虑了双电层(EDL)的电势分布.根据电荷密度分布和在旋转框架内的纳维斯托克斯(Navier-Stokes)方程,得到了流动速度的解析解.此外,在两层流体的界面处考虑了应力的平衡条件,其中应力包括切应力和Maxwell应力.由于微管道旋转的影响,在垂直于主流流动的方向上科氏(Coriolis)力会产生一个第二横向流动,并且沿着主流方向两层流体的速度剖面有一个减弱的流动趋势.结果表明,两层流体的速度剖面被许多无量纲参数影响,如两层流体的介电常数比ε、密度比ρ、粘度比μ、旋转角速度ω、界面zeta电势差Δφ*、界面电荷密度跳Q、两层牛顿流体的厚度h1*,h2*和电动宽度K1,K2.我们发现,较小的μ和较大的ε,Δφ*会导致下层流体(称为流体Ⅱ)产生较大的速度剖面,但是对于上层流体(称为流体Ⅰ)却有一个相反的趋势.Q的增加或是ρ的减小会导致流体Ⅰ和流体Ⅱ的速度剖面都增加.更进一步地,当h1*和h2*一样时,在界面处主流速度不依赖于界面zeta电势差Δφ*,而受介电常数比ε和流体Ⅱ的电动宽度K2的影响.
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