表面潤(rùn)濕性對(duì)微通道界面阻力影響的研究.pdf

1、邊界滑移能夠降低流體與壁面之間的阻力，對(duì)微流體系統(tǒng)中液體的流動(dòng)至關(guān)重要。本文通過(guò)不同潤(rùn)濕性表面的制備、微通道的組裝和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬，研究了表面潤(rùn)濕性對(duì)微通道界面阻力的影響，研究結(jié)果對(duì)微流體裝置的設(shè)計(jì)與制備具有重要參考價(jià)值。
　　 采用μ-PIV技術(shù)對(duì)利用單晶硅片制作的四種具有不同表面潤(rùn)濕性的微通道進(jìn)行了滑移流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分別研究了表面潤(rùn)濕性對(duì)單側(cè)滑移微通道和雙側(cè)滑移微通道中邊界滑移的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，親水表面沒(méi)有發(fā)生邊界滑移，疏水

2、表面邊界滑移顯著，并且表面疏水性越強(qiáng)邊界滑移速度越大;當(dāng)微通道寬度和流量一定時(shí)，表面疏水性越強(qiáng)，微通道中心處流體流速越小，流體速度輪廓線越平緩;相同表面在單側(cè)滑移微通道中的滑移速度和滑移長(zhǎng)度比在雙側(cè)滑移微通道中的值略高。
　　 采用滑移和無(wú)滑移相間的壁面模型，模擬了層流條件下具有不同微結(jié)構(gòu)的微通道內(nèi)流動(dòng)情況，結(jié)果表明，超疏水表面的減阻效果隨微凸起直徑增大而增大，隨微凸起面積比以及微通道寬度增大而減小，受雷諾數(shù)變化影響較小。