微纳米尺度流动实验研究的问题与进展_李战华

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；收稿日期：修订日期：２０１４０２２１２０１４０４０８－－－－）基金项目：国家自然科学基金（１１２７２３２２，１１２０２２１９
其流体力学方程组的连续性假设的适用性要考虑；次，宏观流体力学常用的无滑移边界条件由滑移边界条件替代的问题。微纳流动的最大特点是流体被 “ 限制” 在“ 狭小 ” 空间中流动。表、界面作用（如静电力、范德华力等）的距离一般小于微米尺度，在宏观尺度下可以忽略，而在微纳米流动中可能起主导作用。已经微纳米尺度下流体连续性假设适用性问题，
／引用格式：ＬｉＺＨ，ＺｈｅｎＸ．ＴｈｅｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｒｏｒｅｓｓｉｎｔｈｅｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｏｆＭｉｃｒｏＮａｎｏ－ｓｃａｌｅｆｌｏｗ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎＦｌｕｉｄＭｅ－ｇｐｐｇｐｙｐ：：ｃｈａｎｉｃｓ，２０１４，２８（３）１－１１．李战华，郑旭．微纳米尺度流动实验研究的问题与进展．实验流体力学，２０１４，２８（３）１－１１．
８卷第３期第２
实验流体力学Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．３，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＪｕｎ．２０１４ｐ
１微纳米流动研究的尺度范围和测量仪器
１．１微纳流动的尺度范围跨越了ｍｍ～１ｎｍ，微纳米流动的尺度范围从１从宏观尺度到分子尺度的６个数量级。在这个范围内，实验流体力学面临哪些物理问题呢？首先，宏观
（）中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室，北京１００１９０微纳米实验流体力学研究的流动特征尺度在１处于宏观流动到分子运动的过渡区。连ｍｍ～１ｎｍ范围，摘要：续介质力学与量子力学这两个经典理论的衔接，提出了诸如连续性假设适用性、边界滑移等基本理论问题。同时从微纳米尺度研究界面处液／固／气的耦合，化学、电学性质对流动的影响值得关注。微纳米实验测量仪器融入了。本文围绕连续性力、电等测量手段，要求测量空间精度达到ｎ力的测量精度达到ｐ时间分辨率达到ｎＮ，ｍ量级，ｓ／边界滑移、微纳米粒子布朗运动及微尺度涡旋测量等问题，介绍了Ｍ示踪粒子流场显假设适用性、ｉｃｒｏＮａｎｏＰＩＶ、示等技术应用于微纳流场观测的进展与难点。目前微纳米流动测量仍然沿着经典流体力学测量 “ 小型化” 的思路开展，而纳尺度的测量期待着新的实验方法与技术的提出。／微／纳流动；实验测量；界面ＭｉｃｒｏＮａｎｏＰＩＶ；关键词：Ｏ３６３．２文献标识码：Ａ中图分类号：
２
）实验流体力学（第２２０１４８卷
wenku.baidu.com
从实验角度验证了，目前认为微米以上尺度管道仍符合经典流体力学理论
／ＴｈｅａｎｄｉｎｔｈｅｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｏｆＭｉｃｒｏＮａｎｏｓｃａｌｅｆｌｏｗｒｏｂｌｅｍｓｒｏｒｅｓｓ－ｐｙｐｐｇ
，ＬｉＺｈａｎｈｕａＺｈｅｎＸｕｇ（，，）ＬＮＭ，ＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＢｅｉｉｎ００１９０，Ｃｈｉｎａ１ｙｊｇ：／ｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｉｃｒｏｎａｎｏｓｃａｌｅｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗｗｉｔｈｔｈｅＡｐｔｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｆｒｏｍａｂｏｕｔ１ｍｍｔｏ１ｎｍ，ｗｈｉｃｈｉｓａｌｓｏｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｒａｎｅｆｒｏｍｔｈｅｍａｃｒｏ－ｙｐｇ：ｓｃｏｉｃｆｌｏｗｔｏｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｏｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｃｌａｓｓｉｃａｌｔｈｅｏｒｉｅｓｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｕｍｐ，ｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｉｋｅｔｈｅｕａｎｔｕｍｕｓｔｓｒｏｂｌｅｍｓｑｐｐ，ｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｈｏｔｈｅｓｉｓａｎｄｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｓｌｉＩｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｕｌｉｎｖａｌｉｄｉｔｙｙｐｙｐ．ｐｇｙ／／／，ｏｆｔｈｅｌｉｕｉｄｓｏｌｉｄｉｎｍｉｃｒｏｎａｎｏｓｃａｌｅｉｔｉｓｗｏｒｔｈｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｔｅｒａｓｈａｓｅｓ－ｑｙｇｇｐ，ｍ／ｆａｃｉａｌｃｈｅｍｉｓｔｒａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｏｎｔｈｅｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｃｒｏｎａｎｏｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｓｒｏｅｒｔｉｅｓｙｐｐｐ，ｓｈｏｕｌｄｉｎｔｅｒａｔｅｆｏｒｃｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｒｅｕｉｒｅａｎａｎｏｍｅｔｅｒｍｅａｓｕｒｉｎｓａｃｅｇｙｑｇｐ，ａｐＮｆｏｒｃｅａｎｄａｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｔｉｍｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｃｉｓｉｏｎａｅｒ－ｐｐｐ，，／ｒｏｂｌｅｍｓｏｆｖａｌｉｄｉｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｈｏｔｈｅｓｉｓｂｏｕｎｄａｒｓｌｉＢｒｏｗｎｉａｎｍｏｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｐｙｙｐｙｙｐ／ｎａｎｏａｎｄｍｉｃｒｏｖｏｒｔｅｘｆｌｏｗ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏａｒｔｉｃｌｅｓｒｏｒｅｓｓｅｓ－ｐ－ｐｇ／／ｎａｎｏｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂＭｉｃｒｏＮａｎｏＰＩＶａｎｄｍｉｃｒｏｎａｎｏｓｃａｌｅｆｌｏｗｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｕｓｉｎｔｒａｃ－ｙｇ，／ ” ｅｒｓ．Ｕｔｏｄａｔｅｔｈｅｓｔｕｄｏｆｍｉｃｒｏｎａｎｏｆｌｏｗｉｓｓｔｉｌｌｆｏｌｌｏｗｉｎｔｈｅｉｄｅａｏｆ“ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｙｇ，，ｃｌａｓｓｉｃａｌｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｎａｎｏｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｒｅｎｔｌｎｅｅｄｓｔｈｅｇｙｎｅｗｔｅｃｈｎｉｕｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ．ｑ：／；／ｅｗｏｒｄｓｍｉｃｒｏｎａｎｏｆｌｏｗ；ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｉｃｒｏＮａｎｏＰＩＶ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅＫｐｙ
０１４年０６月２：／ｄｏｉ１０．１１７２９ｓｌｔｌｘ２０１４００１８ｙ
（）文章编号：１６７２９８９７２０１４０３０００１１１－－－
微纳米尺度流动实验研究的问题与进展
李战华，郑旭