حل عددی جریان الکترواسموتیک در ریزمجراهای با خواص سطحی ناهمگن

به منظور مطالعه جریان الکتروسموتیک ۱ درون ریزمجراهای ناهمگن ، معادلات ناویر-استوکس برای جریان، ارنست -پلانک ۲ برای توزیع بارهای الکتریکی ، همگی به روش عددی در یک ریزمجزای دوبعدی با هندسه کانال تخت حل شدهاند. میدان جریان الکترواسموتیک درون ریزمجراهای ناهمگن ممکن است بسیار پیچیده و دارای نواحی چرخشی باشد که برای ایجاد اختلاط بسیار ایدهآل است . این میدان جریان بشدت متاثر از ضخامت لایه دوگانه الکتریکی (که با ثابت دیبای -هوکل ، K، تعیین می شود)، مقدار زتاپتانسیل دیواره و نحوه ناهمگنی زتاپتانسیل است . بسته به پارامترهای جریان، مدلسازی و رسیدن به حل درست جریان و توزیع بارهای الکتریکی درون ریزمجراهای ناهمگن با دشواری های زیادی همراه است . به همین دلیل مدلهای سادهتر و تقریبی مانند مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی نیز برای حل این جریانها ارایه شده است که در آن اثر نیروی میدان الکتریکی بر سیال توسط سرعت لغزشی در دیوارهی ریزمجرا مدل می شود. در این مقاله علاوه بر اینکه حل دقیق معادلات جریان الکترواسموتیک برای چند ریزمجرای ناهمگن انجام شده است ، نتایج مربوط به مدل تقریبی هلمهولتز-اسمولوکوفسکی نیز بدست آمده تا کارایی و دقت این مدل تقریبی در محاسبه میدان جریانهای الکترواسموتیک مورد ارزیابی قرار گیرد. برای این مقایسه میدان جریان و بار الکتریکی در مقادیر مختلف از زتاپتانسیل و ثابت دیبای -هوکل و برای چند توزیع زتاپتانسیل انجام شده است . مقایسه نتایج نشان می دهد که مدل تقریبی فقط می تواند در یک محدوده مشخص از زتاپتانسیل و ثابت دیبای هوکل با دقت نسبتا مناسب استفاده شود. نتایج این مطالعه می تواند برای مدلسازی میدان جریان الکتروسموتیک درون ریزمجراهای ناهمگن مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه ها:

جریان الکتروسموتیک ، ریز مجرای ناهمگن ، مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی