Analysis of the heat transfer in unsymmetrically heated triangular microchannels in slip flow regime

Theresearchontheflowandheattransferinvariousmicrochannelsisafrontierintheheattransferfield.Theadvantagesofcompactstructureandhighspecificheattransferperformancemakeitpossibletousethemicroheatexchangerswithvariousmicrochannelstograduallysolvethecoolingproblemofhighheatfluxinthefieldsofmicroelectronicsengineering,lowtemperaturesuperconductorstechnology,spaceengineering,Micro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)andsoon.Generally,thecharacteristiclengthofthedevelopingmicroscalethermalandfluidicsystem…     

梯形截面微流控芯片中电渗流的实验检测

设计和制作了一种具有梯形截面的双T形结构微流控芯片,对其微通道内表面和几何参数进行了测试。基于电流监测法,测量了微流控芯片通道内的电渗流速度,得到实验结果与理论模型一致;并分析了电场强度、溶液浓度等对电渗流的影响。实验结果表明:1)梯形截面微流控芯片中电渗流速度与电场强度为线性关系,电场强度增大,电渗流速度成比例增大;2)随着溶液浓度的增加,电渗流速度非线性降低。最后提出了微流控芯片在应用过程中需要注意的综合因素。更多还原     

Simulation of rarefied gas flow and heat transfer in microchannels

Analysis and simulation of rarefied nitrogen gas flow and heat transfer were performed with the Knusden number ranging from 0. 05 to 1.0, using the direct simulation of Monte Carlo (DSMC) method. The influences of the Kn number and the aspect ratio on the gas temperature and wall heat flux in the microchannels were studied parametrically. The total and local heat fluxes of the microchannel walls varying with the channel inlet velocities were also investigated in detail. It was found that the Kn number and the aspect ratio greatly influence the heat transfer performance of microchannels, and both the channel inlet and outlet have higher heat fluxes while the heat flux in the middle part of channels is very low. It is also found that the inlet free stream flow velocity has small affect on the wall total heat flux while it changes the distribution of local heat flux.     

黏度对固液界面滑移的影响

为了研究油墨黏度对印刷过程中微尺度下油墨流动特性的影响,首先从理论方面分析黏度对油墨流动特性的影响,然后运用专业流体仿真软件FLUENT分别在有/无滑移2种条件下分析黏度对油墨流动特性的影响.结果表明：2种条件下,油墨最大压应力都随黏度增大而增大;无滑移时,黏度对油墨流动速度无影响,而有滑移情况下,随黏度增大,油墨流动速度先增大后减小,之后基本保持不变.通过2种条件的对比分析,考虑滑移与否,对油墨最大速度影响较大,因此在分析黏度对油墨流动特性的影响时必须考虑滑移.

     

Numerical simulation of two-phase turbulent flow in hydraulic and hydropower engineering

In connection with the specific features of high velocity aerated flow generated by hydraulic engineering structures,the mathematical model is developed for high turbulence air-water two-phase flow with the use of twin flow theoretical model in this paper.Furthermore the numerical method is proposed to treat bubbled flows.In addition,on the basis of air-water stratified twin flow model,the new calculation methods and free surface tracking technique are proposed to describe complicated movements of the free surface.Finally,the proposed model is used to calculate artificial aerated flows.The computed results coincide quite well with experimental results.This means that the proposed method can provide solid basis for practical engineering design.     

有限长波浪形圆柱绕流数值模拟

为研究一端固定在壁面上,另一端为自由端的有限长波浪形圆柱的减阻抑振效果,对有限长波浪形圆柱进行了计算.首先,采用大涡模拟数值模型的方法,对雷诺数为3 900时的有限长直圆柱和不同波长、波幅组合后的12种有限长波浪形圆柱进行了计算;其次,针对计算结果进行后处理,得到并比较了不同组合形式下的有限长波浪形圆柱的升、阻力系数大...     

漩流中间包流场的数值模拟

采用CFD软件Fluent对漩流中间包内的流场进行了数值模拟,分析了漩流中间包内的流场特征,以及漩流室的加入,中间包内的流动形态.模拟结果表明,由于漩流室的加入使湍动能耗散主要集中在漩流室内部,有利于夹杂物的聚合长大;漩流室的加入可改善钢液的流动状态,利于夹杂物的上浮。由于入口位置的非对称布置,造成了漩流中间包内的流场在入口区呈明显的非对称分布,这些结果为进一步优化漩流中间包内漩流室的位置和中间包挡墙参数提供了理论依据.     

扇形凹穴型微通道液体流动与传热特性的数值模拟

为得到扇形凹穴型微通道内单相液体流动与传热特性,以等截面矩形微通道为参照,利用FLUENT计算流体力学模拟与分析软件进行三维数值模拟,采用有限体积法离散模型和SIMPLEX算法进行层流计算,讨论扇形凹穴型微通道热沉在不同体积流量不同热流密度条件下流体流动特性和传热特性.模拟结果表明：较大Re条件下扇形凹穴型微通道具有很...     

电除尘器内斜气流特性的数值研究

采用多孔介质模型对电除尘器电场内部气流分布特性进行研究,调整气流分布板不同区域开孔率分布,并改变电除尘器本体结构,计算对应工况下电除尘器内部流场压力速度分布,对计算结果进行比较分析,提出最佳斜气流优化方案。结果表明:在进口烟道与电场入口之间加装三块不同开孔率的气流分布板,减小第三块气流分布板最底层的开孔率,可以形成有规律的斜气流,开孔率分布直接影响电除尘器内部斜气流特性。在调整后的开孔率分布下,改变电除尘器本体结构,使入口烟道低于出口烟道,可以优化斜气流型。     

混合有限分析法对加热Poiseuille流的数值模拟及分析

加热Poiseuille流是晶体生长控制技术中常见的一种流动,用混合有限分析法对之进行数值模拟,给出了流场的流线、涡量、压力和温度的等值线图;并给出了雷诺数和密度弗汝德数的倒数与产生漩涡的关系曲线.     

多孔介质电渗泵的数值仿真与性能分析

电渗驱动微泵是一种新型的电动力式微泵,其输出压强高,流量可调范围宽,可用于微通道冷却系统中。建立了多孔介质电渗泵电渗流的数学模型,并对其性能进行了分析。根据双电层模型与电渗泵的控制方程,得出电渗流的近似解析模型,求出最大流率与压力。利用MEMS数值仿真软件CoventorWare对电渗泵模型进行求解分析,得到电渗泵流场和压力场的分布;对其特性进行分析,研究电场强度、溶液浓度和微流道孔径及其流道长度对电渗泵性能的影响。结果表明,在电渗驱动下,微流道中的流体流动速度与电场强度及微流道表面静电势成正比;流体速度与微通道长度成反比,与孔径无关。     

复式明渠水流运动的数值模拟

大多数平原河道都为具有主槽和滩地的复式河槽,且主槽和滩地的壁面粗糙度一般不相同.根据理论分析建立了适合于描述水力光滑、水力过渡和水力粗糙这三种壁面条件下时均流速沿垂线分布的统一公式,并利用该流速分布公式,采用Thatchell代数应力模型,对复式明渠粗糙度沿横向存在变化的流动进行了三维模拟.     

自由表面流动的三维SPH数值仿真研究

使用三维光滑粒子动力学(SPH)方法研究了自由表面流动问题,使用自编的三维SPH程序完成了溃坝算例。三维SPH模拟结果与两维SPH结果及实验结果保持一致,验证了三维SPH方法的可行性.数值仿真结果表明,在三维溃坝过程中,流体的形状、位置、速度等主要物理现象可以很好地进行模拟.通过合理地设置输入条件、边界条件及状态方程等仿真控制参数,提出的三维SPH方法可以很容易地进行扩展,可以处理许多其它的三维流体仿真问题.     

水下喷气推进高速射流场数值研究

为建立航行体点火初期尾部流场结构的预测方法,并揭示水下燃气喷射非定常流场与推进航行体运动的相互关系,以简化的潜射火箭为研究模型,采用流体体积法（VOF）两相流模型结合动网格方法对系留状态和运动状态下的燃气喷射流场进行数值模拟,分析了两种状态下燃气喷射形成的复杂流场结构.结果显示,喷气推进航行体在水下发射时,喷口附近形成复杂的流动结构和演化过程,并伴有较大的压力脉动产生;航行体加速运动导致的边界变化对燃气喷射流场产生较大的影响.     

T型微通道内液滴形成过程及长度的实验研究

利用高速摄像机研究截面为400×400 μm的正T型微通道内液-液两相流动特性,离散相（硅油）和连续相（质量分数为0.5%的十二烷基硫酸钠SDS蒸馏水）的体积流量范围分别为1~5、2~110 mL/h. 结果表明,两相流型主要为弹状流和滴状流,前者的形成机理为挤压机理,后者为剪切机理. 液滴的长度随离散相体积流量和离散相与连续相体积流量之比的增大而增大,随连续相的体积流量和毛细数的增大而降低. 液柱长度的变化规律与液滴长度相反. 液滴生成时间随离散相与连续相的体积流量的增大而逐渐降低,剪切机理生成液滴所需时间小于挤压机理. 依据实验结果,采用离散相与连续相体积流量比和连续相的毛细数,总结出无量纲液滴、液柱长度及液滴生成时间的预测关联式.     

银川地区地下水流数值模拟

截至目前,银川地区已评价供水水源地11处,评价地下水总开采量达57.3×104m/d.长期大量开采地3下水及缺乏科学统一的规划管理,造成城区地下水降落漏斗日益扩大,并由此引发了水质污染及生态环境恶化等问题.运用国际通用的三维地下水流有限差分模型软件(M O D F LO W),建立银川地区多层含水结构地下水准三维流数值模型,初步模拟预测未来10年在开采量不断增加的条件下地下水的发展趋势,通过调整开采布局,提出相对合理的开采方案.该模型可作为银川地区水文地质研究及地下水资源评价的主要手段和工具.     

纤维悬浮流二维挤胀流场的数值模拟

基于细长体理论,采用Simple算法计算流场,利用Lagranger模型计算粒子,数值模拟了二维挤胀纤维悬浮流中纤维的运动,研究了与纤维和流场相关的几个重要参数对纤维空间和取向分布的影响.结果表明,挤压效应使流场中的纤维分布不均匀,雷诺数和Stokes数对纤维的空间分布有明显的影响,而对纤维取向分布的影响不大;纤维的长径比对纤维的空间和取向分布的影响都不大;纤维的初始取向对挤压流场的纤维取向分布的影响较大,而对胀大流场的纤维取向分布的影响很小.     

Numerical simulation of fluid flow in a reheating furnace with multi-swirling-burners

A general numerical simulating program for three-dimensional (3-D) and time-dependent fluid flow for a reheating furnace with multi-swirling-burners has been developed based upon an arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme (ALE) with the finite volume method. The parameters of fluid flow in a reheating furnace with multi-swirling-burners was calculated and the 3-D velocity distributions were obtained. The design of the burners was optimized for forming better swirling flow. The simulation shows that the fluid flow in the reheating furnace with the optimized burners is reasonable.     

圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

喷管内雾状气液两相流场计算分析

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.