具有粗糙壁面微管道内非牛顿流体的电渗/电磁流动

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11562014
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    42.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Microfluidics means the fluid flow in a microchannel. It has many applications in physics, biology, medicine and chemistry. microfluidic devices are usually used to analyze biofluids, which are often solutions of long chain molecules which impart a non-Newtonian rheological behaviour. Many researchers have studied the electro-osmotic flows of non-Newtonian fluids in microchannel by imposed electrical field. However, with the increase of the strength of electrical field, the Joule heat effect becomes more obvious. In order to minimize the Joule heating effects, magnetic fields have been widely used to actuate the flow of microfluid. However, many theoretical works regarding to the influence of externally imposed magnetic fields need to be carried out in different micro-capillaries geometric domains. In fact, there are many roughnesses on surfaces of real channel walls, which are either incurred during the fabrication process or due to the adsorption of other species such as macromolecules. There small disturbances will affect the entire flow by penetrating itself into mainstream flow. The aim of the present study is to provide detailed analytical or numerical solutions both for EOF and magnetohydrodynamic velocity distributions of non-Newtonian fluids in a microchannel taking the wall roughness effects into account. Moreover, we will investigate the above flow under the case of rough curved microchannel. The dependence of velocity fields on several nondimensional parameters will be determined. The effect mechanism of corrugated walls on the EOF and magnetohydrodynamic flows will be revealed.
微流体力学是指微尺度管道内流体的流动问题,近年来它在物理、生物、医学和化学等多学科领域有着广泛的应用。微流体装置常被用来分析生物流体,这些流体大多是长链分子溶液,呈现出非牛顿流体的性质。用外加电场来驱动微管道中非牛顿流体的电渗流动已有部分学者在研究,但随着电场强度增加,将会产生较强的焦耳热效应。为了克服这一负面效应,最近人们提出通过外加磁场来研究微流体的输运过程,但此项技术的理论基础还很缺乏。同时,微流体管道在生产或操作过程中某些粒子会吸附到壁面上,不可避免地也会产生管道壁面粗糙度,它引起的微小扰动会渗入主流区而影响整个流动。本项目将通过理论分析和数值模拟,研究具有粗糙度微管道内非牛顿流体的电渗流动及电磁驱动流动,同时对具有粗糙壁面弯曲管道的情况进行研究。给出流场随相关参数的变化规律,揭示壁面粗糙度对电渗/电磁流动的影响机理。

结项摘要

微流体力学是指微尺度管道内流体的流动问题,近年来它在物理、生物、医学和化学等多学科领域有着广泛的应用。微流体装置常被用来分析生物流体,这些流体大多是长链分子溶液,呈现出非牛顿流体的性质。用外加电场来驱动微管道中非牛顿流体的电渗流动已有部分学者在研究,但随着电场强度增加,将会产生较强的焦耳热效应。为了克服这一负面效应,最近人们提出通过外加磁场来研究微流体的输运过程,但此项技术的理论基础还很缺乏。同时,微流体管道在生产或操作过程中某些粒子会吸附到壁面上,不可避免地也会产生管道壁面粗糙度,它引起的微小扰动会渗入主流区而影响整个流动。基于此,本项目首先开展了带有粗糙壁面的圆形和环形周期振荡的压力驱动下不可压缩粘性流体的流动研究,研究了无量纲的雷诺数、压力梯度振幅参数、壁面正弦粗糙度小振幅参数和反应粗糙度的正弦波波数对速度和体积流率的影响,另外,还研究了光滑壁面微管道中牛顿流体的旋转电渗流动(包括高电势的情况)。在此基础上,主要致力于研究带有壁面粗糙度的牛顿/非牛顿流体的电渗/电磁流动,分别研究了光滑壁面下非牛顿流体的电磁流动;带有壁面粗糙度的牛顿流体的电渗/电磁流动;带有壁面粗糙度的非牛顿流体的电渗/电磁流动,得到了相关的无量纲参数对流体运动的影响,分析了多场的耦合机理和规律。同时,还研究了非牛顿流体在微纳管道中电动流动。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A new model equation for nonlinear Rossby waves and some of its solutions
非线性Rossby波的新模型方程及其一些解
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2018.10.052
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Physics Letters A
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Liu Quansheng;Zhang Ruigang;Yang Liangui;Song Jian
  • 通讯作者:
    Song Jian
微管道中纳米流体流动及热辐射
  • DOI:
    10.13484/j.nmgdxxbzk.20180106
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    内蒙古大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢凤华;刘全生;陈寒寒
  • 通讯作者:
    陈寒寒
New model and dynamics of higher-dimensional nonlinear Rossby waves
高维非线性罗斯贝波的新模型和动力学
  • DOI:
    10.1142/s0217984919503421
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhang Ruigang;Liu Quansheng;Yang Liangui
  • 通讯作者:
    Yang Liangui
Fifth-order b-family Novikov (FObFN) model with pseudo-peakons and multi-peakons
具有伪峰值和多峰值的五阶 b 族诺维科夫 (FObFN) 模型
  • DOI:
    10.1142/s0217984919502051
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhang Yufeng;Liu Quansheng;Qiao Zhijun
  • 通讯作者:
    Qiao Zhijun
PDCD5调控的p53动力学分岔分析
  • DOI:
    10.13484/j.nmgdxxbzk.20160601
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    内蒙古大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毕远宏;杨卓琴;刘全生
  • 通讯作者:
    刘全生

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其他文献

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2018.0514
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵波庆;李娜;陈琛;史肃龙;班延鹏;宋银敏;何润霞;刘全生
  • 通讯作者:
    刘全生
碳纳米管对水体有机污染物的吸附研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高静;徐殿斗;马玲玲;陈扬;刘全生
  • 通讯作者:
    刘全生
完整Coriolis力作用下的二维非线性Rossby波
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹晓军;杨联贵;刘全生;张瑞岗
  • 通讯作者:
    张瑞岗
完整Coriolis力作用下带有外源强迫的非线性ZK方程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    高校应用数学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹晓军;杨联贵;刘全生;苏金梅;吴国荣
  • 通讯作者:
    吴国荣
胜利褐煤热解气态产物生成规律的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国科技论文
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周晨亮;刘全生;滕英跃;宋银敏;智科端;何润霞;李阳
  • 通讯作者:
    李阳

其他文献

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AI技术路线图

刘全生的其他基金

2023年全国动力学与控制学科高峰论坛
  • 批准号:
    12342007
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    5 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
多尺度地形及时变流调制作用下的大尺度涡流机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
多尺度地形及时变流调制作用下的大尺度涡流机制研究
  • 批准号:
    12262025
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    32.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
微管道中具有自由面非牛顿流体电渗流动的不稳定性
  • 批准号:
    11202092
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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