溫度場對熱膜式氣體流量傳感器內(nèi)顆粒物沉積影響研究.pdf

1、熱膜式氣體質(zhì)量流量傳感器以獨特的優(yōu)點越來越廣泛地應(yīng)用于氣體測量領(lǐng)域，然而由于工作環(huán)境或過濾器性能等原因，流量傳感器內(nèi)氣體不可避免的含有微量亞微米顆粒物，這些顆粒物隨氣體在傳感器中運動時，會在傳感器熱膜芯片上沉積，經(jīng)過長時間的積累后形成灰塵堆，會影響熱膜芯片上發(fā)熱電阻和測溫電阻的熱傳遞，最終影響傳感器的測量精度。影響熱膜芯片上粒子沉積的因素很多:如芯片的安裝位置、磁場力、電場力、溫度場、流場和濕度等，本文主要研究溫度場對熱膜式流量傳感器內(nèi)

2、顆粒物沉積的影響情況，分別用數(shù)值模擬和實驗方法研究溫度場對傳感器內(nèi)顆粒物沉積的影響。
　　首先建立熱膜式流量傳感器有限元模型，用標(biāo)準(zhǔn)k-ε流動模型對熱膜式流量傳感器內(nèi)氣相流場和溫度場進行求解，得出傳感器內(nèi)流場和溫度場分布結(jié)果;然后加入顆粒離散相，用拉格朗日粒子追蹤模型(DPM)追蹤固相顆粒物的運動軌跡和最終狀態(tài):被壁面捕捉或從出口逃逸，計算出溫度場影響時熱泳力、布朗力、曳力、虛擬質(zhì)量力和Saffman力單獨作用下不同進口速度不同粒

3、徑顆粒物在傳感器壁面和熱膜芯片上的沉積率，通過比較粒子沉積率變化情況研究溫度場對傳感器內(nèi)粒子沉積的影響作用;最終，得出溫度場影響時傳感器內(nèi)固相顆粒的運動沉積規(guī)律。
　　為驗證數(shù)值模擬結(jié)果，設(shè)計熱膜式流量傳感器放大模型和粉塵產(chǎn)生裝置，用熱傳導(dǎo)方式給熱膜芯片加熱，用體視顯微鏡觀察熱膜芯片上粒子沉積結(jié)果。用實驗方法研究溫度場在不同傳感器進口流量條件下對熱膜式流量傳感器熱膜芯片上粒子沉積的影響。實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果比較一致:在進口流量較