离子平流对电荷调制表面上电渗流的影响：超越弱场极限
流体动力学
2015-09-29 v2
摘要
本研究探讨了在可放宽经典限制性“弱场”极限的广义范式下，离子平流对电荷调制表面上电渗流的影响。对于电渗输运，我们超越了通常描述的弱场极限（即外加电场被表面诱导电势所压倒，趋向于带电壁面附着层中的电荷分布），在半无限域中数值求解了耦合的完整 Poisson-Nernst-Planck (PNP) 和 Navier-Stokes 方程，该域底部以带电壁为边界。此外，为获得更深刻的物理见解，我们在两种独立的渐近极限下求解了低表面电势相关控制方程的简化形式：(i) 低离子佩克莱特数（Pe）的常规扰动解，其中 Pe 用作度量函数；(ii) 薄电双层（EDL）极限下 O(1) Pe 的匹配渐近解。我们证明了解析解与数值解之间具有相当好的一致性。我们的分析表明，Pe 对流动的主要影响是降低“自由流速度”，增加流动的周期性，同时还引起整体电势的显著变化。我们进一步表明，电双层厚度强烈决定“自由流速度”，如果考虑平流效应，则不能使用简单的 Smoluchowski 型滑移边界条件。这些结果对于设计具有表面电荷调制的微流控和纳流控系统具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1509.06185,
title = {Effect of Ionic Advection on Electroosmosis over Charge Modulated Surfaces: Beyond the Weak Field Limit},
author = {Uddipta Ghosh and Suman Chakraborty},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.06185},
year = {2015}
}
备注
43 Pages, 10 Figures