環(huán)境監(jiān)測芯片內(nèi)微槽道流動穩(wěn)定性研究.pdf

1、環(huán)境監(jiān)測芯片由于其準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、高效、快速等突出優(yōu)點，成為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的研究新熱點。本文討論了監(jiān)測芯片微槽道內(nèi)流動及其穩(wěn)定性問題，重點考慮了微尺度效應(yīng)如表觀黏性系數(shù)和邊界滑移及黏性分層對流動穩(wěn)定性的影響。 本文首先討論了黏性修正和邊界滑移對微槽道流動穩(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，由于靠近壁面處流體分子運(yùn)動受阻，流速分布曲線上出現(xiàn)拐點，導(dǎo)致流動的

2、臨界雷諾數(shù)小于傳統(tǒng)值，流動更容易失穩(wěn)；相反，邊界滑移則增加了平均流的豐滿程度，使流動更加穩(wěn)定；同時考慮黏性修正和邊界滑移時，當(dāng)黏性修正模型參數(shù)n和ξ較大時，邊界滑移的影響會被大大地減弱。進(jìn)一步研究了上下壁面材料不同時對流動穩(wěn)定性的影響。當(dāng)上下壁面滑移長度不同時，流動的臨界雷諾數(shù)比相同滑移長度(取大的滑移長度)時的臨界雷諾數(shù)大，不穩(wěn)定區(qū)域的波數(shù)范圍也比相同滑移長度時寬。 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，重點討論了黏性比、表面張力、重力參數(shù)和界面位置等因素對流動穩(wěn)定性的影響?？梢钥闯觯航缑娴奈恢煤宛ば员葘α鲃臃€(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臨界雷諾數(shù)比較大；只有上壁面有滑移時，流動比上下無滑移時更容易失穩(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流動穩(wěn)定性的影響。