微小通道內(nèi)氣體流動特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬的方法對微小通道內(nèi)的流動特性以及絕熱條件下的溫度場進(jìn)行了分析研究；搭建了微圓管及微槽道實(shí)驗(yàn)臺；針對微小槽道的研究，改變了微小型槽道的深/寬、槽道長度、水力直徑及相對粗糙度；發(fā)現(xiàn)層流區(qū)（低Re數(shù)下）所有的槽道（除去L/D=38的微槽道）均與宏觀理論值比較吻合，數(shù)值模擬工作進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 長徑比較?。ɑ蛳鄬Υ植诙容^大）的槽道轉(zhuǎn)捩均有不同程度的提前，相對粗糙度為2.26％的槽道轉(zhuǎn)捩Re數(shù)甚至提前到50

2、0-600;在湍流區(qū)，微槽道的摩擦常數(shù)隨Re數(shù)增加而增加，且均比宏觀理論預(yù)測值要高，研究發(fā)現(xiàn)摩擦常數(shù)隨深/寬減小、相對粗糙度的增加（或長徑比值的減小）而增加，并擬合出摩擦常數(shù)與幾種因素的冪指數(shù)的關(guān)聯(lián)式。
　　 排除相對粗糙度影響，通過數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)在槽道長度不變條件下層流區(qū)摩擦常數(shù)隨水力直徑減小而減??；低Re數(shù)下(＜500)沿程的壓力損失呈線性趨勢；在較小長徑比值的槽道中，流體速度增大后，入口段處對流動阻力的影響明顯加??；水力

3、直徑減小后，稀薄效應(yīng)會削弱入口段處對流動阻力的影響。
　　 此外，本文研究了不同氣體(He、N2)在水力直徑為0.255mm的微圓管的流動換熱特性，在相對粗糙度及入口段效應(yīng)影響減弱的條件下，發(fā)現(xiàn)稀薄效應(yīng)以及可壓縮性對流動換熱影響加劇；稀薄效應(yīng)可使摩擦常數(shù)降低，可壓縮性可使摩擦常數(shù)升高；層流到湍流的轉(zhuǎn)捩均發(fā)生在2000-3000左右；發(fā)現(xiàn)He的流動特性較宏觀理論預(yù)測值要低（無論在層流區(qū)還是湍流區(qū)）；N2的流動特性較宏觀理論預(yù)測值吻