微納流動理論及應用

前言
常用基本符號說明
第一章 緒論
1.1 微納尺度通道流動的應用
1.1.1 微機電系統(tǒng)
1.1.2 納機電系統(tǒng)
1.1.3 微全分析系統(tǒng)
1.2 研究微納尺度流動的重要性
1.3 微納尺度流動的特點
參考文獻
第二章 微納尺度流動基礎
2.1 微納尺度流動的流場參數(shù)
2.1.1 Knudsen數(shù)
2.1.2 流動區(qū)域的劃分
2.1.3 其他一些重要參數(shù)
2.2 微納尺度流動的基本方程
2.2.1 連續(xù)區(qū)和滑移區(qū)流體運動基本方程
2.2.2 低Kn數(shù)過渡區(qū)流體運動基本方程
2.2.3 對流擴散的控制方程
2.2.4 電滲驅動流體運動基本方程
2.2.5 邊界條件
2.3 微納尺度流動的數(shù)值模擬
2.3.1 基于連續(xù)介質假設的方法
2.3.2 基于分子模擬的方法
2.3.3 格子Boltzmann方法
2.4 微納尺度流動的實驗測試技術
2.4.1 影響微納尺度流場實驗的因素
2.4.2 流動參數(shù)測量
2.4.3 流動顯不技術
參考文獻
第三章 Burnett方程及穩(wěn)定性分析
3.1 Burnett方程
3.2 二維增廣Burnett方程
3.3 其他類型Burnett方程
3.3.1 原始Burnett方程
3.3.2 Woods方程
3.3.3 BGKBurnett方程
3.4 Burnett方程的穩(wěn)定性分析
3.4.1 研究綜述
3.4.2 常規(guī)Burnett方程的穩(wěn)定性分析
3.4.3 增廣Burnett方程的穩(wěn)定性分析
3.4.4 Woods方程的穩(wěn)定性分析
3.4.5 BGKBurnett方程的穩(wěn)定性分析
附錄
參考文獻
第四章 Couette流及圓管流
4.1 滑移邊界條件
4.1.1 滑移邊界條件表達式
4.1.2 切向動量適應系數(shù)
4.2 Couette流的方程和邊界條件
4.2.1 控制方程
4.2.2 邊界條件
4.3 Couette流方程的求解和程序驗證
4.3.1 方程求解
4.3.2 求解Burnett方程和用IP方法計算結果的比較
4.4 Couette流動和傳熱特性
4.4.1 基本物理量的分布
4.4.2 馬赫數(shù)對流場的影響
4.5 圓管流場及等效厚度
4.5.1 基本方程
4.5.2 黏性系數(shù)公式
4.5.3 計算方法
4.5.4 計算結果與討論
4.5.5 等效厚度
參考文獻
第五章 Poiseuille流及后向臺階流與空腔流
5.1 Burnett方程的求解
5.1.1 求解方法
5.1.2 源項的處理
5.1.3 邊界條件
5.1.4 松弛方法
5.2 維Poiseuille流動和傳熱模擬
5.2.1 程序的驗證
5.2.2 與其他方法所得結果的比較
5.2.3 入口與壁面溫度一致時的結果
5.2.4 入口與壁面溫度不一致時的結果
5.3 后向臺階流動的模擬
5.3.1 與其他方法的比較
5.3.2 后向臺階流動特性
5.3.3 不同壓力比的影響
5.3.4 不同Kn數(shù)的影響
5.3.5 不同臺階比的影響
5.4 三維空腔流動的模擬
5.4.1 方程及求解
5.4.2 計算結果及分析
參考文獻
第六章 壓力驅動下微流動的擴散、混合和分離
6.1 概述
6.1.1 微通道內物質擴散理論和數(shù)值模擬基本方法
6.1.2 微通道內物質擴散的實驗研究方法
6.1.3 擴散、混合、分離程度的衡量指標
6.2 壓力驅動下微流動的擴散
6.2.1 維微通道中橫向擴散
6.2.2 三維矩形微通道的橫向擴散
6.3 壓力驅動下微流動的混合
6.3.1 二維彎曲通道的流體混合
6.3.2 三維彎曲通道的流體混合
6.4 壓力驅動下微流動的分離
6.4.1 彎道與分離的關系
6.4.2 三維矩形截面彎道中流體的分離
參考文獻
第七章 電滲驅動下微流動的擴散、混合和分離
7.1 概述
7.1.1 電滲流產生的機理
7.1.2 電滲流特點
7.1.3 控制方程
7.1.4 邊界條件
7.1.5 離散方法
7.2 電滲驅動下微流動的擴散
7.2.1 毛細管電泳通道接管對流擴散的理論研究
7.2.2 毛細管電泳通道接管流動的數(shù)值模擬
7.3 電滲驅動下微流動的混合
7.3.1 微流動混合研究狀況
7.3.2 控制方程
7.3.3 邊界條件
7.3.4 計算結果及討論
7.4 電滲驅動彎道流中微流動的混合
7.4.1 基本參數(shù)
7.4.2 計算結果及討論
7.5 電滲驅動下微流動的分離及彎道效應的消除
7.5.1 微流動分離及彎道效應
7.5.2 彎道效應的數(shù)學模型
7.5.3 彎道效應的顯示
7.5.4 消除彎道效應的新方法
7.5.5 最優(yōu)化設計
7.5.6 結果分析
參考文獻
第八章 微流混合器
8.1 概述
8.1.1 微流混合器的應用與性能要求
8.1.2 微流混合器的分類
8.2 衡量混合效果的指標
8.2.1 濃度方差指標
8.2.2 Lyapunov混沌指標
8.2.3 圖像中示蹤粒子密度指標
8.2.4 CCD圖像直接計算混合效率
8.3 混沌混合理論
8.3.1 粒子軌道
8.3.2 各態(tài)經歷理論
8.3.3 關聯(lián)衰減
8.3.4 映射.
8.4 螺旋式微混合器及其流場的數(shù)值模擬
8.4.1 螺旋式結構的分層作用
8.4.2 Re數(shù)與混合效果關系
8.4.3 不同通道結構的混合效果
8.5 磁性微混合器
8.5.1 磁流體的制備
8.5.2 旋轉磁場下磁性流體的動力學特性
8.5.3 磁性微混合器的原理和性能分析
參考文獻