Title of article
Time-periodic Electroosmotic Flow of Non-newtonian Fluids in Microchannels
Author/Authors
Jabari Moghadam, A Department of Mechanical Engineering - Shahrood University of Technology , Akbarzadeh, P Department of Mechanical Engineering - Shahrood University of Technology
Pages
9
From page
706
To page
714
Abstract
The alternating current electroosmotic flow of a non-Newtonian power-law fluid is studied in a circular microchannel. A numerical method is employed to solve the non-linear Poisson-Boltzmann and the momentum equations. The main parameters which affect the flow field are the flow behavior index, the dimensionless zeta potential and the dimensionless frequency. At very low dimensionless frequencies (slow oscillatory motion, small channel size, or large effective viscosity), the plug-like velocity profiles similar to steady-state electroosmotic flow are observed at nearly all times. At very high dimensionless frequencies, the flow is shown to be restricted to a thin region near the channel wall, while the bulk fluid remains essentially stationary. Velocity distributions of pseudoplastics and dilatants may be widened at low values of the dimensionless frequency depending on the dimensionless zeta potential; at high dimensionless frequencies, however, both fluids represent enhanced velocity magnitudes with the dimensionless zeta potential. In the case of high shear rate and/or suddenly-started flows, pseudoplastics tend to produce higher velocities than dilatants. These two kinds of fluids may produce same velocity profiles relying on the value of the dimensionless zeta potential as well as the ratio of their flow behavior indexes.
Farsi abstract
جريان الكترواسموتيك متناوب سيال غيرنيوتني پاورلا در ميكروكانال گرد مورد مطالعه قرار گرفته است. براي حل معادلات غيرخطي پواسون-بولتزمن و مومنتوم، يك روش عددي به خدمت گرفته شده است. پارامترهاي اصلي موثر بر ميدان جريان عبارتاند از: شاخص رفتار جريان، پتانسيل زتاي بدون بعد و فركانس بدون بعد. در فركانس هاي بدون بعد خيلي كوچك (حركت نوساني كند، اندازه كانال كوچك يا ويسكوزيته موثر بزرگ) و تقريبا در تمام لحظه ها، پروفيل هاي سرعت توپي شكل شبيه به جريان الكترواسموتيك حالت پايدار مشاهده مي شوند. در فركانس هاي بدون بعد خيلي بزرگ، ميتوان ديد كه جريان به ناحيه باريكي نزديك ديوار كانال محدود مي شود، درحاليكه سيال بالك ساكن باقي مي ماند. در مقادير كم فركانس بدون بعد، توزيع سرعت مربوط به سيالات شبه پلاستيك و ديلاتانت ممكن است به صورت گسترده باشد كه به پتانسيل زتاي بدون بعد بستگي دارد؛ اما در فركانس هاي بدون بعد زياد، هر دو نوع اين سيالات، مقدار سرعت افزايشي را نسبت به پتانسيل زتاي بدون بعد نمايش ميدهند. در حالت نرخ برش زياد و يا آغاز ناگهاني جريان، شبه پلاستيك ها سرعت هاي بيشتري را نسبت به ديلاتانت ها توليد مي كنند. اين دو نوع سيال مي توانند پروفيل هاي سرعت يكساني ايجاد كنند كه به مقدار پتانسيل زتاي بدون بعد و نيز نسبت شاخص رفتاري آنها وابسته است
Keywords
Microfluidics , AC Electroosmotic Flow , Shear-thinning and Shear-thickening Fluids , Circular Microchannel , Frequency
Journal title
Astroparticle Physics
Serial Year
2016
Record number
2422683
Link To Document