بررسی عددی اثرات مخزن روی ولتاژ القایی در جریان مایع فشار محرک درون ریز مجراها

یکی از مسائل اساسی در مکانیک سیالات ریز ایجاد ولتاژ الکتریکی توسط جریانهای از الکترولیت فشار- محرک است. در این مقاله اثرات متقابل جریان مایع فشار- محرک درون یک ریز مجرا و ولتاژ القایی در شرایط جربان الکتریکی صفر با توجه ویژه به اثرات حضور مخازن به طور عددی بررسی شده اند. هندسه جریان شامل یک ریزمجرای تخت و دو مخزن متصل به ابتدا و انتهای آن است در حالی که سیال عامل یک الکترولیت متقارن می باشد. معادلات حاکم شامل معادله پواسون برای توزیع پتانسیل در لایه دو گانه الکتریکی، معادلات ارنست- پلانک برای تعیین توزیع چگالی بار و معادلات ناویر- استوکس تعمیم یافته برای میدان جریان است. حل معادلات به طریق عددی و برای یک جریان تراکم ناپذیر پایدار سیال نیوتونی با استفاده از روش حجم محدود صورت می گیرد. یک مطالعه جامع روی نحوه انتخاب ابعاد مخازن نشان داد که عرض مخازن می بایست حداقل 10 برابر عرض مجرا باشد تا در یک جریان فشار- محرک با رینولدز یک، طول مخازن اثر مقاومتی بسیار ناچیزی را برابر جریان سیال ایجاد نمایند نتایج به وضوح نشان می دهند که در صورت لایه دو گانه الکتریکی ناچیزی می یابد. اما هنگامی که مخازن هم به طرفین مجرا افزوده می شوند، افت فشار ورودی و افزایش فشار خروجی مجرا، موجب کاهش خبلی بیشتر دبی جریان می شود و شرایط الکتروسینتیک پیچیده ای در نواحی ورودی و خروجی ریز مجرا ایجاد می گردد.

کلیدواژه ها:

اثرات الکتروسینتیک ، پتانسیل القایی ، زتا پتانسیل ، ریز مجرا ، جریان فشار- محرک ، اثرات مخزن