电流体力学
流体力学和电动力学之间的交叉学科
电流体力学(electrohydrodynamics)研究电场作用下液体电介质中的流体力学问题,或看成是研究运动介质中的电动力学问题的学科。流体力学电动力学之间的交叉学科
简史
19世纪末就已经观测到电场对单极性荷电气体的运动有直接影响,发现了电场作用下液体电介质中的离子拖曳现象及静电雾化现象。瑞利研究了电场力作用下导电液体球的破碎,提出了著名的瑞利极限
20世纪中叶,电流体力学开始了系统的研究。代表性的工作是1968年梅尔彻和G.I.泰勒研究了处在直流电场和交流电场中的液体薄层及液滴内部的对流现象,总结出漏电介质模型。即具有低电导率的介质既不同于导体也不同于绝缘体,电场作用下界面上存在切向电场力。
其后,在电流体力学稳定性的研究方面不断取得进展,20世纪90年代,纳米技术微机电系统生物技术的迅猛发展,促使电流体力学研究在质谱仪检测、微流动纳米材料制备等多种领域取得了重要成果,成为工业部门关注的热点,不断显示出电流体力学巨大的潜在价值。
研究内容
电流体力学的主要研究内容有:电流体力学过程的数学描述、电介质中导电性能研究、电流体力学的稳定性分析以及电流体力学中的两相流动研究等。
应用
应用有如下几个方面:
电流体泵
通过电场力对流体介质的电荷作用,并驱动液体流动的泵。这种泵的最大优点是没有运动部件,并且制造方便,结构简单。电流体泵在微机电系统,药物输送及微冷却系统研究中得到重视。
电流体在微重力领域的应用
当轴向电场力作用在液体圆住上时,它能使液柱稳定性增强,延迟液柱失稳。微重力条件下进行的液桥实脸证明,施加轴向电场能够显著的提高液桥的稳定性,延缓液桥的破碎。
静电雾化
静电雾化技术是电流体力学的一个重要分支。电雾化是静电库仑力克服液体表面张力,导致液体破碎成细小雾滴的一个过程。电雾化技术具有很多优越的特性,由于雾化后液滴带电,库仑斥力阻止了液滴的团聚,使其更易穿透周围的气体介质,同时带电液滴的轨迹理论上是由电场决定的,可施加不同的电场来控制液滴的轨迹。而静电雾化最具吸引力的特点是参数调节方便,可产生各种不同尺度(1微米至1厘米)的、单分散的液滴。
参考资料
最新修订时间:2024-11-10 19:26
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