微流体中诱导电荷电渗透流的流动传热特性研究开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

微流体(microfluidics)是一种处理液体(包括液滴和悬浮颗粒)的技术,其系统的理论和技术使用尺寸为几十到几百微米的通道来处理或操纵小的流体量(10-9到10-18升),在几何上局限于一个很小的范围内,通常大于1μm,小于1mm。最初发展微流体体系的原因是因为生物和化学领域的微量分析工具的需要,特别是由于20世纪80年代基因组学的爆炸式发展。同时,在精密加工技术迅速发展的基础上,随着集成电路的普遍应用、各种微型设备的快速更新、微电子工程的迅速发展,微流体的传输与传热现象已成为具有广泛应用前景的新型研究领域。

随着管道、器件尺寸的缩小,传统的体积力,如重力、惯性力等不再重要,相对于宏观流动,微流控系统的主导驱动力是表面力(如电场力,毛细作用等)。 微流控芯片中的流动相比宏观流动,往往会引起“尺度效应”和“表面效应”。传统的压力驱动逐渐失效,因此出现一些微流动特有的操控方式,比如:表面张力驱动控制、热(气泡)驱动控制、电水力驱动控制、电渗驱动控制等等。同时,微流体系统往往包含有机、电、热、流体等多种物理因素的影响,而且各种物理因素之间又往往会产生耦合,因而微流体系统是一个复杂的多物理场耦合系统。

微流体技术的这些独有的特征,也为它提供了许多有用的功能:能够使用非常少量的样品和试剂,以高分辨率和高灵敏度进行分离和检测(低成本,分析时间短,分析设备尺寸小)。微流体利用其最明显的特征——小尺寸和微通道中流体的不太明显的特征(例如层流)在控制空间和时间中的分子浓度方面提供了全新的能力。关于微流体系统的分析研究正在受到越来越多的重视,对其进行深入的研究具有非常重大的意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

诱导电荷电渗透流包含有机、电、热、流体等多种物理因素的影响,各种物理因素之间又往往会产生耦合,因而整个系统是一个复杂的多物理场耦合系统。对诱导电荷电渗透流的分析研究正在受到越来越多的重视。基于comsolmultiphysics软件,可以完成诱导电荷电渗透流的数值模型建立,分析诱导电荷电渗透流的流动传热特性。

2.1研究目标

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3. 研究计划与安排

(1)查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需技术方案及措施。确定方案,完成英文翻译、文献阅读综述及开题报告。(第1周—第3周)

(2)学习有限元、电动力学相关基础知识及软件的使用方法。(第4周—第5周)

(3)学习comsol multiphysics软件,搜集整理诱导电荷电渗流的相关参数,完成建模,实现对诱导电荷电渗透流的数值模拟。(第6周—第8周)

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 钱诗智.微纳通道内颗粒在电动力驱动下的运动机理.北京邮电大学出版社, 2017.

[2] 陈晓明.基于诱导电荷电渗聚集与介电泳偏移的颗粒分离研究[d].哈尔滨工业大学,2017.

[3] 王帅帅,陈瀚,李文明, 等.诱导电荷电渗流动的数值研究[c].中国力学学会2009学术大会论文集.华中科技大学,2009:1-6.

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