半月形电极微液滴驱动的微流控芯片

针对目前数字微流控芯片驱动电压比较高的问题,本文对比传统的驱动电极结构,研制了一种可以降低驱动电压的半月形驱动电极数字微流控芯片.首先,基于介电湿润原理,分析微液滴所受介电湿润力和微液滴接触圆上有效三相接触线所对应弦长的关系.接着,对比分析了传统的方形、叉齿形驱动电极与提出的半月形驱动电极上液滴有效三相接触线所形成的弦长大小;分析得出3种驱动电极结构中半月形驱动电极所形成的有效弦长最大,从而表明半月形驱动电极的数字微流控芯片上介电驱动力最大.最后,利用设计制作的3种驱动电极介电湿润芯片分别实验验证驱动液滴的效果.结果表明,所研制的半月形驱动电极数字微流控芯片的最小驱动电压分别比方形和叉齿形驱动电极芯片降低了约37％和67％.另外,当有效驱动电压为60 V时,半月形驱动电极芯片上2μL去离子水微液滴的速度约为10 cm/s,分别是方形与叉齿形驱动电极芯片上液滴速度的3倍和2倍.得到的实验数据证明了半月形驱动电极数字微流控芯片实现了降低芯片驱动电压的目的.     

流道结构和两相流速对微液滴制备的影响

液滴微流控因其可以高效、方便地生成高单分散性液滴,被广泛应用于微材料制造、药物分析、细胞培养等领域.进一步探究流道尺寸、流量对微液滴生成和尺寸的影响,有助于对微液滴实现精准控制.通过设计不同的十字流道尺寸和控制两相流量进行微滴实验探究,研究表明了流道结构对液滴生成周期的影响,以及液滴尺寸和生成速率随流道结构出现较大差异...     

微流控芯片中液滴被动式融合的流道设计

液滴是近年来在微流控芯片上发展起来的一种全新的操纵微小体积液体的技术.液滴的融合方式分为主动式和被动式两种,主动式融合主要是通过在局部施加电场进行的电融合,而被动式融合则是通过对流道的形状局部修改,利用两个液滴的速度差和由于挤压形变后产生的应力促使液滴完全融合.文中设计了一种用于融合液滴的扩张通道,给出流体控制方程,从雷诺数、空间受限效应、主流流体的流场变化和液滴体积4个方面探讨对液滴有效融合的影响.     

离心叶轮中滑移系数的研究与评估

在离心叶轮中,影响叶片对气体做功能力的因素中滑移系数占有很大的比重.分析了离心叶轮中气体的理想流动和实际流动,阐述了滑移系数的概念、本质及国内外针对离心叶轮滑移系数的研究,比较了各个公式的精度以及使用范围,并在此基础上提出了加载规律和黏性对滑移系数的影响.最后通过数值试验进行了验证.     

旋流反应器中液滴破碎及变形的研究

对旋流反应器中湍流条件下分散相液滴破碎进行了分析,运用类似于雷诺应力比拟的方法,得到了具体位置的液滴破碎的临界流量条件。并且通过韦伯数与两相相对速度的关系,阐明了具体流量条件下,旋流场中特定区域中的液滴变形乃至完全破碎的情况。     

垃圾发电用离心雾化器雾化效果及影响因素分析

雾化器是垃圾发电厂尾气净绍雾化器雾化原理的基础上,指出液滴大小是衡量雾化效果的重要指标,是影响去除硫化物效率的关键因素,同时分析影响液滴大小的主要因素,为雾化器的最经济运行提供指导.     

微液滴面接触润滑研究

利用面接触润滑油膜测量系统进行微量液滴润滑性能的研究。试验中以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘构成润滑副,对不同黏度的润滑油分别进行微液滴以及玻璃盘全部铺满情况下的油膜厚度测量。试验结果表明:微量润滑液滴会沿滑块的运动轨迹铺展在玻璃盘上,形成持续的润滑,表明微量的润滑介质液滴可以提供充分润滑;油膜厚度开始会随速度的增加而增加,到达一定速度后油膜厚度会保持不变;干涉图说明微量润滑下,接触区并不是完全由润滑膜承载,会有一些油气混合物承载。     

液滴撞击多孔表面动力学特性研究进展

液滴与多孔表面碰撞时,多孔表面的孔隙所引起的毛细力作用将对液滴的动力学行为产生一定的影响。研究液滴撞击多孔表面后的铺展、渗透、蒸发、传热等问题对调控多孔表面液滴的铺展以满足不同领域的应用需求具有重要的意义。总结归纳了液滴撞击多孔表面的理论、数值和实验方面的研究方法,对液滴撞击速度、液滴直径、孔隙率、孔径、韦伯数、黏度和表面张力等主要因素对液滴撞击动力学特性的影响规律进行综述,提出液滴在多孔表面的研究可从更加符合液滴撞击多孔介质的理论模型建立,新型多孔介质内部液滴特性及热物理参数测试技术等方面进行。     

亲疏复合微织构刀具表面的制备及液滴运动调控试验研究

钛合金切削加工过程中刀具极易磨损,严重影响加工质量和加工效率。为延缓刀具磨损,结合表面织构和润湿差异性表面的减摩降磨方法,在聚晶金刚石PCD刀具表面利用激光加工和低表面能处理技术制备了亲疏复合织构,并研究了其润湿性规律。利用自行搭建的静电雾化装置验证了亲疏复合织构对液滴运动状态的调控作用。     

离心通风机径向导流调节器的驱动力矩计算

通过对大中型离心通风机配用的径向进口导流调节器驱动力矩组成的分析，推导出了驱动力矩的计算公式。     

离心压气机相似转速数值研究

以某型地面燃机的离心式低压压气机为对象进行了全三维数值模拟,分别计算了折合转速相同但进口总温、总压及物理转速不同的7种状态的压气机工作特性曲线,其中物理转速分别为90%、100%及105%。结果表明:折合转速相同时流场的相似程度较高但性能差别较大,随着进口总温升高、总压减小雷诺数降低,压气机增压比、效率降低。     

离心式风机流动特性的数值分析

对应用于褐煤提质系统中的离心风机进行了数值模拟。使用Fluent6.2软件,先在AutoCAD中进行几何建模,导到Gambit中划分区域,采用三角形网格进行离散处理,采用合理的湍流模型来描述,将计算结果应用于相应公式计算其效率,并与褐煤提质系统中的实测数据进行了比较,得出了较为可信的结论,对于褐煤提质系统的实际应用提供了可靠的条件。     

离心通风机在不同流量下流场的对比分析

对4-72型离心通风机在不同流量系数的工况下进行三维数值模拟,通过比较、分析得出大流量与小流量之间的关系及增加出口扩压器的必要性.     

离心泵建模及其流场模拟分析研究

利用SolidWorks软件建立了泵体和叶轮的三维模型,在雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型的基础上,利用Fluent软件对离心泵叶轮进行了流场的仿真,获得了内流场的静压和速度分布情况,为之后产品的设计和优化提供了依据。     

分流叶片对离心泵流场和性能影响的数值预报

针对低比速离心泵IS 50-32-160模型,给出不同叶片数下、不同分流叶片长度的设计方案,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法,对多方案的全流场进行分析。对非设计流量工况计算采用了稳态N-S方程求解,对于叶轮和蜗壳、前后腔体的交界面采用滑移网格技术进行处理。通过叶轮叶片上扭矩分析,并结合以往试验和计算经验,给出适用于低比速离心泵分流叶片长度的设计公式;流场计算结果显示：分流叶片有利于叶轮出口和蜗壳入口的压力、速度分布均匀性,能有效提高叶轮出口压力,减小压力脉动;通过不同工况的计算模拟,预测各个设计方案离心泵的性能,结果表明：含分流叶片离心泵的效率向偏大流量处偏移,扬程提高较多,且功率曲线更加陡峭。最后总结了不同叶片数对水泵性能的影响,给出不同设计要求时叶片数取值参考。     

离心除尘风机气固两相流动的数值模拟

使用FLUENT软件,通过湍流模型和离散相模型对风机内部的二维流场和二维粒子运动轨迹进行了模拟。研究了影响离心风机除尘效率的因素,并以此为根据,调整了离心除尘风机出灰口的布置。     

离心通风机叶轮内部流场数值模拟

采用流体计算软件NUMECA,对一离心通风机叶轮进行了数值计算。结果表明叶轮设计流量大于系统所需流量,实际工作时叶轮在失速工况下运行,内部的流动分离现象十分严重。     

不同工况对离心叶轮内部流场特性影响的实验研究

利用激光多普勒测速系统(LDV)在设计和非设计等3种工况下对后弯闭式离心叶轮内部气流流动的影响进行了实验测量。利用测量数据对比描述了不同流量下流道出口主流速度分布的特点。径向面上的速度矢量图说明了不同进口条件下流道内气流流动产生分离的位置、强度以及发展。二次流矢量图表明流量的改变导致在垂直于主流方向引起截然不同的二次涡旋流动。     

离心风机叶轮进口预旋的测量和分析

使用三孔探针和补偿式微压 HW－G1型离心风机的叶轮进口流场进行了测量和分析，结果表明该离心风机叶轮进口存在预旋，且预旋沿周向和轴向分布都不均匀。依据实验结果估算了进口预旋对叶轮理论计算的影响。