收藏本站
《天津大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微通道中流动特性的大涡模拟

刘秉言  
【摘要】: 随着微加工技术的不断发展,微通道的应用变得越来越广泛了。由于其体积比表面积大,传质传热速率快,反应时间短,放大容易等优点,微通道装置尤其在混合、换热、危险反应和生物检测等方面有着广阔的应用前景。但是由于其时空尺度的缩小,使得传统理论的正确性和实验测量的准确性受到了质疑。这促使我们对微通道内流动特性进行研究,以推动微通道技术的发展。 随着计算机计算能力的不断提高,计算机仿真技术取得了长足的进步。本论文应用大涡模拟的方法研究了微通道内的液体流动、气液两相流动和液液两相流动。 对于水力直径237μm的梯形通道内的液体(水)流动,通过计算获得了通道内的流场以及流动的实时演化过程,对速度的预测与PIV的实验结果吻合较好。在通道入口段,压力梯度较大,涡量较大,而湍动强度较低;随着流动的发展,压力梯度逐渐趋于稳定,湍动强度趋于均一。 对于直径400μm的圆形微通道内的气-液(空气-水)两相流动,采用VOF模型计算得到了不同条件下的压降、速度与湍动强度、涡量与剪切力以及气泡分布与相应的流型。速度呈中心对称分布;湍动强度呈马鞍形分布,且随表观速度的增加而增大;涡量和剪切力呈锥形分布,同样随表观速度的增加而增大。气泡主要分布在通道中心位置,它的存在降低了湍动强度,对涡量和剪切力也有一定的影响。 对于互不相溶的液液两相流动(边长200μm的正方形通道),分别采用了在通道壁面增加浮雕结构或是带有弯曲段的通道来增大液液两相的接触面积。通过模拟计算考察了浮雕结构和弯曲对流动及相分布的影响,以及浮雕结构的高度、宽度、间距和倾斜角度对流动的影响。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q50

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 苏铭德;弯曲槽道内湍流运动的大涡模拟[J];力学学报;1989年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曲小鹏;刘静;;电阻抗刻画微/纳米流体通道中溶液的流动参数(英文)[J];微纳电子技术;2006年01期
2 吴坚;谢霞;刘世炳;;微流控PCR芯片微流体荧光测控流速[J];北京工业大学学报;2009年06期
3 苗辉;黄勇;陈海刚;;随机粗糙微通道中的流动和传热特性[J];北京航空航天大学学报;2011年06期
4 王星砾;王辉;雷自强;张哲;王荣方;;Pt修饰的Ni/C催化剂电催化氧化乙醇性能[J];催化学报;2011年09期
5 张星;郑玉婴;玄泽亮;程雷;;分散共聚法制备窄分布P(St-co-nBA)微球[J];高分子学报;2011年02期
6 吕宏凌;王保国;杨基础;;溶剂小分子在高分子中的传质研究评述[J];高分子材料科学与工程;2008年03期
7 李享;Ivano Beltrami;胡义华;吴浩怡;康逢文;;CCD传感器实时检测技术在微细电火花加工机床上应用的优势[J];电子设计工程;2012年05期
8 李洪钟;;化学工程中的结构问题[J];工程研究-跨学科视野中的工程;2013年01期
9 梁日忠;陈仁学;;液液硝化器放大规律及最佳中试规模的研究[J];太原机械学院学报;1993年04期
10 吴礼光;高从;;微乳液聚合在分离膜制备中的应用研究[J];化工时刊;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 余群;李战华;;不同壁面材料微管道中的电渗速度测量[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
2 王荣方;张伟;雷自强;;修饰型低贵金属电催化剂合成及其在电催化反应中的应用[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
3 李洪钟;;关注结构、界面与多尺度问题,发展化学工程与流态化技术[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年
4 段仁庆;黎永前;刘冲;;显微粒子图像测速计算方法[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张田田;微通道内气体流动换热的理论与实验研究[D];北京交通大学;2011年
2 王春莹;聚酯低温等离子体表面改性及喷墨印花应用性能研究[D];江南大学;2011年
3 刘东;高热流密度微结构散热器换热特性的研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 连文磊;磁性液体热磁对流与传热机理[D];南京理工大学;2010年
5 唐春晓;基于多光谱成像的数字粒子图像测速技术研究[D];天津大学;2010年
6 郭丽祥;双电层影响下的微通道分层流动及其稳定性研究[D];天津大学;2010年
7 付启敏;化工产品链延伸与优化研究[D];重庆大学;2011年
8 刘晓波;约束型快速流变系统薄层熔体流场与温度场研究[D];中南大学;2001年
9 周晓泉;复杂边界条件下的三维紊流数值模拟研究[D];四川大学;2003年
10 王汉青;高大空间多射流湍流场的大涡数值模拟研究[D];湖南大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宗其;文化算法在化工动态优化中的应用研究[D];华东理工大学;2011年
2 吴文波;基于多生产方案溶剂油生产装置的建模与应用[D];华东理工大学;2011年
3 徐静;低品位软锰矿与冶炼锰烟尘中锰的浸出工艺研究[D];昆明理工大学;2010年
4 路辉;高品位人造金红石的制备研究[D];昆明理工大学;2010年
5 巨佳;锌焙砂的中浸渣氧压酸浸新工艺研究[D];昆明理工大学;2010年
6 张立伟;基于热学原理的小通道气液两相段塞流参数检测方法研究[D];浙江大学;2011年
7 王帅;气固两相流气相亚格子模型效应的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 只伟;基于GLCC技术的油气水三相流测量技术研究与应用[D];天津大学;2011年
9 杨扬;湿法提纯高灰分焦粉的工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2011年
10 解立群;铁酸锌的分解及铁资源的综合利用工艺研究[D];昆明理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 苏铭德,R.Friedrich;沿纵向弯曲壁面湍流边界层的大涡模拟[J];力学学报;1984年04期
2 苏铭德;大涡模拟的代数模型[J];力学学报;1987年S1期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵云华;刘文铁;沈志恒;刘欢鹏;陆慧林;;LES-DSMC方法研究超细颗粒气固两相流动过程[J];工程热物理学报;2006年05期
2 赵亮;刘林华;;双电层交叠时微通道内流动的数值模拟[J];工程热物理学报;2006年S2期
3 张平;唐良宝;;矩形微通道中流阻特性的实验研究[J];光学技术;2008年S1期
4 邹辉;董鹏;;高超声速湍流高效模拟算法[J];飞机设计;2010年05期
5 蓝吉兵;谢永慧;张荻;;采用球窝控制边界层分离流动的大涡模拟[J];西安交通大学学报;2010年09期
6 王兵,张会强,王希麟,郭印诚,林文漪;不同亚格子模式在后台阶湍流流动大涡模拟中的应用[J];工程热物理学报;2003年01期
7 甘云华,徐进良;新型结构硅基微通道中层流换热的实验研究[J];中国科学院研究生院学报;2005年02期
8 徐绍良;岳湘安;侯吉瑞;;去离子水在微圆管中流动特性的实验研究[J];科学通报;2007年01期
9 杨武兵,张会强,王希麟,郭印诚,林文漪;空间发展平板混和层流动的大涡模拟-3D与2D模拟的比较[J];工程热物理学报;2004年06期
10 刘有军;平面突扩流动非稳定性的大涡模拟[J];计算力学学报;1998年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张田田;贾力;武利媛;;微通道气体单相流动特性的数值分析[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年
2 刘畅;兰文杰;徐建鸿;骆广生;;微通道技术制备有机-无机纳米复合材料微球[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
3 王卫东;贾建援;王洪喜;;微通道换热实验装置的设计与实验研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
4 李英;陈光文;袁权;;微通道内弹状流的流动特性[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
5 贾少波;;全周期气候性能(LCCP)法及其在微通道管冷凝机组系统上的应用[A];第七届全国食品冷藏链大会论文集[C];2010年
6 刘笔锋;骆清铭;Shigeru Terabe;;电泳芯片微通道中分子传递效率的比较研究[A];第二届全国微全分析系统学术会议论文摘要集[C];2004年
7 王永康;石磊;刘向军;;循环流化床内气相流动的大涡模拟研究[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
8 娄文忠;Herbert Reichel;;硅微通道致冷系统设计与仿真研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9 刘建和;李炯明;陈戬;张劲松;姜永明;贾万健;王光;张海燕;曲彦坤;;局麻下微通道经皮肾镜取石术[A];第十五届全国泌尿外科学术会议论文集[C];2008年
10 屈卫星;程永毅;;B超定位下微通道经皮肾镜取石术治疗无积水肾肾盏结石[A];第十六届全国泌尿外科学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 程亮;微通道,有木有?[N];人才市场报;2011年
2 本报记者 陈杰;空调将进入微通道时代[N];科技日报;2008年
3 张亮;美海军成功为未来武器研制微型散热器[N];科技日报;2005年
4 柯昌万 姜乃强;西安交大瞄准前沿搭建科研平台[N];中国高新技术产业导报;2006年
5 记者  柯昌万 姜乃强;西安交大瞄准前沿搭建科研大平台[N];中国教育报;2006年
6 本报记者  蒋中意;婺商今年省外投资有何变化[N];金华日报;2006年
7 王磊;三花-丹佛斯落户杭州[N];中国现代企业报;2007年
8 李攀峰;白糖“毕其功于一役”[N];期货日报;2008年
9 全军生物芯片技术重点实验室 陈忠斌 王升启;生物芯片面面观[N];科技日报;2001年
10 记者  续浩;典当业不重经验只看“人”[N];北京人才市场报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付涛涛;微通道内气液两相流及气泡行为研究[D];天津大学;2010年
2 刘江疆;基于微通道内表面张力控制和驱动的分析新方法研究[D];清华大学;2010年
3 季喜燕;微通道内气液两相流动及传质过程研究[D];天津大学;2011年
4 范晓光;微通道内蒸汽及混合蒸气冷凝流动与传热[D];大连理工大学;2012年
5 金庆辉;微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
6 李志鹏;涡轮桨搅拌槽内流动特性的实验研究和数值模拟[D];北京化工大学;2007年
7 张斌;大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D];上海交通大学;2011年
8 王国栋;微通道内稳定流动沸腾的换热特性及沸腾不稳定性研究[D];上海交通大学;2010年
9 吴信宇;磁动力微流控芯片内磁珠动力学行为及其强化混合与分离机理研究[D];上海交通大学;2012年
10 王艳;基于MEMS加工工艺的复杂结构微通道散热器研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘秉言;微通道中流动特性的大涡模拟[D];天津大学;2007年
2 李萌萌;微通道气体流动的分子动力学模拟[D];西安电子科技大学;2005年
3 高晓玉;微通道光生物制氢反应器内微生物生长及传输特性[D];重庆大学;2010年
4 徐安怀;高功率半导体激光器微通道热沉研究[D];长春光学精密机械学院;2001年
5 陈秀连;摩托车链条润滑系统仿真分析[D];西北工业大学;2006年
6 李铁;微通道电泳芯片和DNA芯片系统中的信号处理与分析[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
7 吴睿婷;利用微流动技术研究单链DNA片段的流动特性[D];重庆大学;2007年
8 李金;实用化硅微通道红细胞变形性测量系统及流路测控技术研究[D];重庆大学;2004年
9 马晓东;十字交叉沟通微通道芯片的微液滴生成研究[D];重庆大学;2010年
10 王迎昆;高密度组装微通道对流换热实验研究[D];西安电子科技大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026