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强电解质溶液中电场驱动液滴或囊泡变形的模型

流体动力学 2022-07-13 v1

摘要

本文构建一个模型,用于描述包含并嵌入电解质溶液中的液滴或囊泡在施加电场作用下的任意变形,该变形由外加电场引起。外加电场产生电动流或诱导电荷电渗。模型基于耦合的 Poisson-Nernst-Planck 方程与 Stokes 方程。通过取强电解质极限(离子密度相对较大)以及薄 Debye 层极限,对这些方程进行约化或简化。在液滴界面或囊泡膜两侧形成极性相反的 Debye 层,共同构成电双层。给出模型的两种表述。一种利用界面或膜表面速度场的积分方程,以及双层外表面静电势的一对积分方程。另一种利用一种应力平衡边界条件形式,将双层结构纳入层外表面因变量之间的关系中。这构成了一个界面边界条件,驱动双层外无外力作用的 Stokes 流。对于两种表述,由各 Debye 层中离子输运导出的关系给出了双层外势与离子浓度的附加边界条件。

关键词

引用

@article{arxiv.2110.08416,
  title  = {A model for the electric field-driven deformation of a drop or vesicle in strong electrolyte solutions},
  author = {Manman Ma and Michael R. Booty and Michael Siegel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2110.08416},
  year   = {2022}
}

备注

35 pages including 2 figures and references