离子液体通过反称电荷收缩-扩张微通道的电磁黏性效应
流体动力学
2026-05-26 v1
摘要
具有相反电荷不对称性的微小孔道中的电动力学流动（即相邻通道壁上不相等且相异的表面电荷）显著影响微流体力学，可被利用以增强控制质量传递、混合和热传递在微流体应用中的表现。本研究数值研究了通过反称带电非均匀微槽的电磁黏性流动。采用有限元方法求解泊松方程、纳伟斯-普兰克方程和量子化学方程，以确定广泛无量纲参数下的耦合电动力学场：努修斯数 (Re=0.01)，施克数 (Sc=1000)，反 Debye 长度 (K=2-20)，上壁表面电荷密度 (St=4-16)，表面电荷密度比 (Sr=-2至0)，以及收缩比 (dc=0.25)。为完整起见，也包括相同电荷装置的结果，其中两个壁都携带相同符号的表面电荷 (Sr=0-2)。结果表明，在 K=20, St=4, -2≤Sr≤-1.25 时，总电势 (|ΔU|) 和压力降 (|ΔP|) 的最大增强分别达到 296.82% 和 14.57%。当 Sr 从 -0.75 增加到 0，St 从 4 增加到 16，K 从 20 减小到 2 时，电磁黏性修正因子 Y 的最大增幅分别为 14.02%、11.81% 和 14.57%。Y 的总体最大增幅为 15.13%，相对于非电磁黏性流动情况。这些发现表明，尽管相反电荷不对称性的影响弱于相同不对称性，但仍对非均匀微通道中的电磁黏性流动产生强烈影响。
引用
@article{arxiv.2511.13164,
title = {Electroviscous effects in electrolyte liquid flow through an oppositely-charged contraction-expansion microfluidic slit device},
author = {Jitendra Dhakar and Ram Prakash Bharti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.13164},
year = {2026}
}