在强极化表面附近流动不稳定性及标度转变

《Journal of Fluid Mechanics》：Flow instability and scaling transition near strongly polarised surfaces

强极化表面附近电动力学不稳定行为及扩展空间电荷层机理研究。通过直接数值模拟和标度分析发现，强极化表面附近的强双电层充电诱导出局域强电场，促使双电层中的阳离子延伸形成扩展空间电荷层（ESC），该层触发生物医学和能源系统中的流体不稳定性，导致电场依赖速度标度指数从2突变为4/3。

　　

摘要

在强极化表面附近，电致电荷电渗流的经典渐近理论无法很好地描述其电动力学和不稳定行为，其内在机制仍不清楚。通过直接数值模拟和尺度分析，本文发现，在强极化表面附近，强电双层充电会产生一个强局部电场，该电场促使电双层中的阳离子扩展到一个有限区域内，并形成一个扩展的空间电荷（ESC）层。ESC层在强极化表面附近引发流动不稳定性，导致电场依赖性中的速度缩放指数从2次幂律转变为4/3次幂律。这些发现和机制为能源和生物医学系统的设计提供了理论基础。

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