壓力驅(qū)動(dòng)微管道液體流動(dòng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微尺度液體流動(dòng)的機(jī)理研究是推動(dòng)MEMS和納米科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素，也符合微泵、微流體芯片等相關(guān)技術(shù)發(fā)展的需要。由于特征尺寸小，微管道中液體的流動(dòng)與宏觀流動(dòng)相比有其獨(dú)特性，分析和探討其流動(dòng)規(guī)律有很重要的意義。本文采用著名的流體分析軟件Fluent，在微流動(dòng)理論基礎(chǔ)上，建立了微管道內(nèi)去離子水的流動(dòng)模型，對(duì)其在不同壓力驅(qū)動(dòng)下的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時(shí)對(duì)管道壁面粗糙度、重力等影響因素進(jìn)行了分析。本文還對(duì)在微管道內(nèi)去離子水的流動(dòng)進(jìn)行了

2、實(shí)驗(yàn)研究，并與模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，并探討了其物理機(jī)制。 模擬結(jié)果表明微管道管徑在20μm時(shí)，去離子水流動(dòng)的沿程壓力分布與宏觀流動(dòng)理論很吻合，速度分布也符合常規(guī)尺度的流動(dòng)規(guī)律。在不同大小的壓力驅(qū)動(dòng)下，去離子水的流量與壓力呈線性分布，符合Hagen-Poiseuille流動(dòng)規(guī)律。模擬結(jié)果還顯示在20μm尺度下，重力等體積力因素對(duì)模擬結(jié)果影響很小，可以忽略。由于特征尺度的減小，管道表面相對(duì)粗糙度的加大，壁面處將會(huì)產(chǎn)生渦流，從而增大摩擦