在微通道中，具有偶应力特性的流体中反应性溶质的传输：重点关注纵向均匀性

《Journal of Fluid Mechanics》：Transport of reactive solutes in a couple-stress fluid through a microchannel: a focus on longitudinal uniformity

电渗流与压力梯度协同作用显著提升 couple-stress流体在二维微通道中的纵向溶质分散均匀性，采用 Mei多尺度均质化技术求解三阶近似模型，发现 couple-stress参数存在临界值B_cr调控分散效应反转，压力梯度诱导抛物线浓度分布。

　　

摘要

将电渗效应整合到基础流中可以提高微流控系统中溶质的分散精度，这对于药物输送和芯片上的流体功能等应用至关重要。在这项研究中，我们探讨了在电渗驱动和施加的压力梯度共同作用下，二维微通道配置中耦合应力流体的溶质分散特性。我们的分析考虑了均相和非均相反应。耦合应力流体由于流体中存在微结构而产生额外的应力，为描述生物流体的流变行为提供了更准确的模型。虽然之前的研究已经关注了溶质分布的纵向高斯性和横向均匀性，但我们的研究专门关注纵向均匀性。利用Mei的多尺度均质化技术，我们求解了一个二维对流-扩散模型，并将其扩展到三阶近似，以分析微通道流动中的分散系数、浓度剖面以及浓度变化率。结果表明，驱动力和耦合应力参数增强了纵向变化率的梯度，而边界吸收则减少了靠近壁面的这种变化率。耦合应力参数表现出双重行为：最初，它增强了溶质的分散，但当耦合应力参数超过某个值$B_{cr}$（该值取决于驱动力比较和Debye-Hückel参数）时，它会降低分散效果。在没有压力的情况下，溶质分布保持纵向均匀。然而，随着压力梯度的增加，浓度水平急剧下降，分布转变为抛物线形，这突显了压力对电渗流动行为的显著影响。

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