1.1目的及意义

电渗流是一种在电场驱动下的微流动，是一种基本的电动力学现象，即在通道的进出口之间增加外加电场引起电解质的流动，流体内部在介质通道壁与极性流体相互作用下形成了近壁面的反离子层，液体层在外加电场的作用下移动，而中性核则作为固体被拖动和移动。

随着生物芯片和缩微芯片实验室技术等微流体系统的发展,微米乃至纳米尺度构件中流体驱动与控制逐渐被人们所注意。最近，生物芯片技术的发展急切要求实现微量流体的自动、精确的驱动和控制。除此之外,微流体器件的在小型化和性能方面的改进影响并促进着微流体驱动与控制的发展。总的来说，微流体驱动和控制的研究已逐渐成为当今研究的一个热点。

因此，对直通道与变直径微通道电驱动流的分析与计算的研究具有一定理论意义和实际使用价值。

1.2国内外的研究现状

电渗透这一原理在1809年首次由Reuss用多孔粘土实验证明。随后在1879年对亥姆霍兹的电双层(EDL)进行了理论研究，将电驱动流动的电参数和流动参数联系起来。20世纪初，vonSmoluchowski对电动势驱动流的理解做出了贡献，特别是在EDL厚度远小于通道高度的情况下。

对于电驱动牛顿流体和非牛顿流体，其研究方法和成果存在一定差异。

对于牛顿流体，许多外国科学家都将电渗流在微通道中的模拟作为研究的课题，从多个角度讨论了不同问题，从各个方面进行了全面的综述。如Burgreen和Nakache利用Debye-Huckel线性近似于外加电场下的电位分布，研究了表面电位对超细缝中液体输移的影响。Rice和Whitehead在圆形毛细血管中讨论了同样的问题，Levine等人将Rice和Whitehead模型扩展到更高的表面电位。Arulanandam和Li和Wang等人提出了矩形截面微通道电渗流的二维解析模型。Karniadakis等人对电渗透的其他各个方面进行了全面的综述。

近年来非牛顿流体电渗流的理论研究逐渐兴起，但许多研究工作受到本构方程的复杂性的影响，难以求得固定的解析，局限于简单的非弹性流体模型。

国内的许多科学家在微通道方面也有一定的研究，如王蕾对固壁有速度滑移的微流控系统电动流动进行了研究，详细分析了微通道壁面速度滑移对微动电流的影响。秘晓静对诱导电渗流进行了数值模拟与实验研究，构建了电渗流、诱导电渗流多物理场耦合控制方程组，搭建较为完善的数学模型。冯众颖、周兆英等人总结了微流体驱动与控制技术研究进展。赵士明、赵静一等人归纳了微流体驱动与控制系统的研究进展。