异质材料有限长微通道电渗流热效应

• 作者: 吴健康 晁侃 陈波
• 来源期刊: 应用数学和力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 微通道 双电层 电渗流 Joule热效应
• 年，卷（期）: 2010,（1）
• 页码范围: 102-110
• 页数: 9页
• 分类号: O363.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3879/j.issn.1000-0887.2010.01.011

摘要

采用数值方法,分析有限长PDMS,/玻璃微通道电渗流热效应.数值求解双电层的PoissonBoltzmann方程,液体流动的Navier-Stokes方程和流-固耦合的热输运方程,分析二维微通道电渗流的温度特性.考虑温度变化对流体特性(介电系数、粘度、热和电传导率)的反馈效应.数值结果表明,在通道进口附近有一段热发展长度,这里的流动速度、温度、压强和电场快速变化,然后趋向到一个稳定状态.在高电场和厚芯片的情况下,热发展长度可以占据相当一部分的微通道.电渗流稳定态温度随外加电场和芯片厚度的增加而升高.由于壁面材料的热特性差异,在稳定态时的PDMS壁面温度比玻璃壁面温度高.研究还发现在微通道的纵向和横向截面有温度变化.壁面温升降低双电层电荷密度.微通道纵向温度变化诱发流体压强梯度和改变微通道电场特性.微通道进流温度不改变热稳定态的温度和热发展长度.