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液体在润湿性微管中流动的边界负滑移特征

宋付权  于玲  
【摘要】:该文通过分子动力学模拟,研究了亲水性壁面不同通道宽度中滑移长度的特征。结果表明在小剪切率下壁面存在负滑移,流体在固壁边界受到黏附力作用。在相同润湿性下,通道宽度不影响滑移长度,滑移长度只随壁面附近流体剪切率的变化而变化,滑移长度的绝对值随剪切率的增大而减小,当剪切率增大到某一值后滑移长度趋于定值。随后对去离子水在直径为10 m的亲水性微管内的流动进行了实验研究,并与分子动力学模拟结果进行了比较。实验结果表明:在低速流动下(剪切率较小时),去离子水在微管内流动的流量与剪切率呈线性关系,且存在启动压力梯度,这是由于去离子水在微管内流动时的边界负滑移造成的,且滑移长度与剪切率呈非线性关系,随着剪切率的增大,实验值趋近于某一稳定值。这一实验结论与分子动力学模拟结果吻合的很好,表明了流体在润湿性微管内流动时,边界存在负滑移,固壁边界附近存在不流动的黏附层,这也是液体在低渗透多孔介质中渗流时存在启动压力梯度的原因。

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