圆柱表面电渗驱动液体薄膜流动特性-上海大学学报.PDF

第 19 卷 第 6 期 （自然科学版） Vol. 19 No. 6 2013年12月 JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE) Dec. 2013 DOI: 10.3969/j.issn.1007-2861.2013.06.006 圆柱表面 电渗驱动液体薄膜流动特性 李 军, 胡国辉 (上海大学 上海市应用数学和力学研究所, 上海 200072) 摘摘摘要要要: 以Debye-H¨uckel假设近似下线性化 的Possion-Boltzmann方程和黏性不可压缩流体运动的Navier-Stokes方 程为基础, 采用漏 电介质模型, 分别研究了直流(direct current, DC)稳恒 电场和交流(alternating current, AC)周期 电场驱动下柱体表面 电渗驱动液体薄膜 问题, 得到 了流场 的电位势、速度分布 的精确解. 结果表 明, 定常解 的流速 与 电位势仅相差一个常数, 而 自由面上流速只与 自由面 电位势和 圆柱固壁 电位势的比值 α 有关. 周期 电场下的流速 振幅、流场 中与固壁双 电层 中的流速相位差, 均与雷诺数有密切 的关系: 当雷诺数较小时, 周期 电场下流速振幅与定 常解相近; 随着雷诺数的增大, 固壁 附近流速振幅减小, 相位差增大. 当 α 较小时, 自由面上流速振幅随着雷诺数的 增大而减小; 当 α 较大时, 流速振幅随着雷诺数的增大而增大. 关关关键键键词词词 : 双 电层; 自由面; 电渗流; 雷诺数 中中中图图图分分分类类类号号号 : O 361.4 文文文献献献标标标志志志码码码 : A 文文文章章章编编编号号号 : 1007-2861(2013)06-0579-06 Characteristics of Thin Film Flow on Cylinder Driven by Electro-osmosis LI Jun, HU Guo-hui (Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: A thin film flow on a cylinder driven by electro-osmosis in direct current (DC) and alternating current (AC) electric field are analytically investigated respectively. Analytical solutions of electric potential and flow velocity are obtained by solving viscous incompressible hydrodynamic equations coupling with linearized Possion-Boltzmann equation based on the leaky dielectric model and the Debye-H¨uckel approximation. In a DC electric field, the dimensionless flow velocity just differs from