随着微纳米系统在电渗微泵、海水淡化、分子富集等工程领域的广泛应用,对微纳米系统的理论研究受到了越来越多人的重视。U型微纳米通道作为一种基础的微纳米通道结构,能够产生明显的流动扰动,可以作为微流体混合器、电渗微泵以及细胞裂解装置,但与之相关的理论研究还处于初始阶段。本文利用数值仿真的方法对U型微纳米通道系统中的电动力学特性进行了研究,分析了关键物理参数(外部电压、外部压力)和结构参数(纳米通道数量、纳米通道间距)对系统输出指标(电场、压力、剪切应力等)的影响。仿真结果表明纳米通道中的离子选择性输运造成了离子浓差极化现象,在微纳米通道交界处的离子耗尽区域内产生了显著增强的电场以及电动流动。该系统中的电流强度、流体速度和最大剪切应力等指标均随外部电压的增加而线性增大。对不同纳米通道数量和纳米通道间距的系统进行的仿真计算表明,增加纳米通道数量和增大纳米通道间距均能使微纳米通道交界处的压强差得到增大,而只有增加纳米通道数量的方法才能增强微纳米通道交界处的电场。增加压力流会导致离子耗尽区域被压缩直至被完全破坏,从而降低系统的除盐效果并使其丧失局部增强的剪切流。本文所揭示的U型微纳米通道系统中的电动力学特性对海水淡化、电渗微泵等相关领域的应用具备指导意义。