《微小异形截面通道内电渗流动特性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微小异形截面通道内电渗流动特性分析（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、!第! “卷!第#期!$ % % “年#月微小异形截面通道内电渗流动特性分析“廖!强“ “!温廷英!石!泳!朱!恂重庆大学工程热物理研究所!重庆: $ $ $ * $!“ $ $ % ) ! “ ) $ :收稿!“ $ $ ( ) $ ! ) “ 收修改稿! “国家自然科学基金# 批准号$; $ : ! $ $ $ % 和教育部优秀青年教师资助计划项目# 批准号$教人司“ $ $ *)* 号文% 资助!“ “ + ) , - . /$/ 2 0 !8 1# 4 C 1# 8 5摘要!提出了用等直径圆柱体按三角形与正方形排列所构成的微小异形截面通道内电渗流动理论计算方法#通过X - / 4 H
2、Z . 5法计算其内部电势及速度分布!获得了温度“槽道截面当量直径“电场强度“/电势以及电解质浓度对微小异形截面通道内电渗流动的影响规律#计算结果表明 ; )等建立了椭圆形微槽道内电渗流动的模型#然而!应该注意到!上述文献中报道的模型并不适合描述发生在燃料电池中的电渗流动#因为在燃料电池内!水与甲醇流经的膜电极为多孔介质空隙结构!所以!流体流经的微细通道几何结构异于常规的矩形“!第! “卷!第#期!$ % % “年#月42%(O8%!68X!#F!0!8%#%其中$G为 槽 道 截 面 当 量 直 径!X“#F!0!8%0“X!#F!0!8% *0 F“!X*#F!0!8%0“X!#F!0!8
3、% *0 0“!#“%由于!在X - / 4 H Z . 5法中!将权函数选为基 函数X!#F!0!8% !再将权函数与余量函数正交! 所以可对方程#;% 两边同乘X!#F!0!8% !并在求 解区域内积分!可以获得一组关于系数68的代数方 程!#*%用X - 1 I I消元法求解代数方程组!从而确 定系数68! 同理!根据上述步骤!方程#% 中Y的近似解 也可求得$Y%(J%!$X!#F!0!%#! $%其中$为待定系数!但是方程#% 的余量函数与 #;% 式不同!其具体表达式如下$/“ “#F!0!$%(J%!$X“#F!0!%NX*#F!0!% )P 2#! !%!有必要指出!在使用X
4、- / 4 H Z . 5法计算微通道电 渗流动时!我们遵循先解 9 . I I 9 5 ) U 9 / K 2 , - 5 5方程#% !然后再解溶液的动量方程#% 的计算顺序#这 主要是因为溶液动量方程#% 中的源项须由电势2 来决定#$!计算结果及分析根据前面的计算方法!本文对三角形及正方形排列等直径圆柱体构成的微小异形槽道内水溶液的电渗流动进行了计算#考虑到槽道的对称性!本文的求解区域为图!所示的“ U T区域#$, !三角形排列圆柱体构成的微通道 图“给出了三角形排列圆柱体构成的微槽道内无量纲电势及速度分布#如图所示!双电层引起的电势分布主要存在于槽道壁面附近#在靠近壁面流动区域!电
5、荷分布密集!因此该区域中的溶液所受电渗体积力非常大!从而使得溶液在槽道壁面附近处有较大流速#图*!:分别给出了三角形排列圆柱体构成的微槽道内溶液质量流量随/电势及电场强度变化关系曲线!从图中可以看出!当温度 (“ $ !佘铭钢!刘!铮#多孔介质电渗流动计算流体力学模拟与实验研究#$% 多孔介质电渗流动的D W模拟#化 工学 报!“ $ $ *!; (: “ : ; (* *;!b I 1P !M - 9D Q! I 4 5 6 P!4 K- / #+ / 4 8 K H 9 Z . 5 4 K . 8T / 9 VK 3 H 9 1 6 3- 54 / / . J K . 8 - /, . 8 H 9 8 3 - 5 5 4 /$+ T T 4 8 K I9 T- I J 4 8 KH - K . 9- 5 C4 / 4 8 K H . 8 - / 9 1 5 C - H L8 9 5 C . K . 9 5 I #P 9 1 H 5 - /9 TD 9 / / 9 . C- 5 CF 5 K 4 H T - 8 4 8 . 4 5 8 4!“ $ $ “!“ : $ ( ) ! ) ! : : ; $ ( ) ! $! “!章本照!印建安!张宏基#流体力学数值方法#北京$机械工业出版社!“ $ $ *!“ $(* $:%“!第! “卷!第#期!$ % % “年#月
