基于四种电势波形的互溶流体混合的数值模拟

采用有限元分析方法分别研究了二维微通道中直流信号和四种电势波形的交流信号对不同浓度流体混合效率的影响。分析了直流电和正弦交流电下混合流体的速度分布与浓度分布以及流体混合效率在4种电势波形作用下随频率的变化关系。研究发现:电极板施加直流信号时,微通道中产生的纵向电场力诱导流体产生扰动,发生混合。电极板施加正弦交流信号时,在电极板附近会形成两个旋转方向相反,大小随时间周期性变化的漩涡,使不同流体间的流动不稳定性大大增加,导致混合效果增强。四种电势波形作用下的混合效率均随频率的提高出现先增大后减小的趋势,而且全波作用下的混合效率在各个频率下都最大,在f=5 Hz时最高可达到95. 44%。