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《粗糙度对微细通道内流动特性影响的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、上海理工大学学报第卷第期段刃“打一一一文章绷号《粗糙度对微细通道内流动特性影响的实验研究,,,张春平唐大伟曲伟郑兴华中,北京创国科学院工程热物理研究所、摘要对几何特性相似而粗糙度不同的种不锈钢矩形微楷内水乙醉和正己烷的流动特性进行了实验研,,己,究研究发现在层流区随着雷诺数的增大摩擦胆力常数尽也缓慢增大与传统心,,卜理论的尽是常数不同且相对粗糙度越大尽值也越大对于相对粗糙度较小的两种微楷转换均在,,一之间与传统理论相比转换并未提前但相对粗糙度为,,巧的微楷的转换数为与传统理论相比转换已提前层流区摩擦胆力系数均高于
2、传统,卜理论预浏值相对粗耗度较小的两个微楷的摩擦队力系数在的层流区城,一的测量范围内,相对粗糙度基本相同但在大于的微楷的摩擦胆力系数均比相对粗糙度小于的微楷的要大过渡区城的摩擦阻力系数均比传统预测值高一工质极性对摩擦胆力的影响很小关键词粗糙度微通道摩擦队力系数中图分类号文献标识码酬仆叩,下月临,,作月帕伪阵,汤山”夕万,心乡仆”刚帅脚以旧或侧刃以二,,限卯罗,叩印,加一,,,收稿一一日期甚金项一目中国科学院知识创新工程重要方向性项目作者筒介一,,助理研究员张春平女上海理工大学学报年第卷一,力一议公己卯面自袱州微细
3、通道内的流动特性与常规,尺寸通道的流动精度为控制常开式与常闭式电磁阀的通断相比有较大的,壁面粗糙度区别众多文献研究表明采用岛津电子分析天平测量给定时间内流,,对微细通道内的流动产生重要的影响主要表现为过微通道的质量电子天平精度为、临摩擦阻力系数增大界雷诺数减小等目前主要采用实验测量和数值分析的方法对粗糙度的影响进行研究等川认为粗糙度的存在可等效于贴壁流体的猫度增加,从而使得流动阻力增加,并提一出了粗糙度猫度模型进行数值模拟研究等,一研究发现相对粗糙度为的不锈钢管的摩,即使在层流,擦阻力系数比经典理论值高区相对粗糙
4、度也不能忽略等研究表明,相对粗糙度为的粗糙不锈钢管在较低雷诺数一酬洲〕时发生转披,但作者强调不能有效得出粗糙管转披图实验系统示意图提前的结论等’研究发现,水在层流区的摩反即班玛犷田。耳吧口回二明显比传统擦阻力系数尤其是粗糙槽氮气瓶减压阀安全启动阀过滤器精密调压阀的理论值要高为水力直径,为微观不平度储气越储液雌沮度传感器压力传感器计算机点平均高度等实验研究表明,粗糙度玻璃盖板徽通道不锈钢底板定时控制开关对微细管内的流动影响较大,存在明显的尺寸效应巧直流电源常闭式电磁阀常开式电磁阀容器电子分析天平虽然有众多文献研究了
5、粗糙度对微细通道内流,动特性的影响,但研究的粗糙度范围较单一,如对微实验件采用精密电火花微加工技术加工通过管,大部分研究者只研究了粗糙不锈钢管和光滑石控制加工电流的大小和加工时间的长短来控制粗糙,,英管而’研究的微槽采用三明治结构且只度和微槽的深度底板为不锈钢实验件的横截面尺,有一侧底面是粗糙面,其余三面均为光滑面,显然与寸采用扫描电镜测量图实验件长度用游标卡,、尺测量精度为粗糙度采用加爪实际情况相差较大本文以蒸馏水乙醇和正己烷为工质,实验研究了几何特性相似而相对粗糙度不同大型计算机控制粗糙度和宏观轮廓测量仪测量
6、,精度为实验件的种矩形不锈钢微槽内的摩擦阻力特性尺寸及相对粗糙度如表所示为矩形微槽的长度实验装置和误差分析实验装工实验系统如图所示实验台由高压氮气瓶供压,经氧气减压阀后最高压力可达州由精密调压阀调节实验所需压力储气罐使气体流动更加平稳在气瓶与储气雄之间安装了个过滤器,最小滤膜孔径为哪储液雌内装实验用的液体,在储液峨与实验段之间装有滤膜孔径为拜的过滤器实验段两端装有温度和压力传感器,压力传感器、称量程为一,精度为温度传感器采图和的扫描电镜图像别川找沉幻拐嗯呀而气气用精度为℃的型热电偶通过定时控制开关第期张春平,等粗
7、糙度对微细通道内流动特性影响的实验研究表徽抽亡,几何尺寸及相对粗糙度过渡区流动阻力均与和有关用曲仪娜肥州脚姆扭招叨代肠作别州血理公式〔“表示为田’刊明少。,口此肠〕一二二一一二尸下二丁百·深宽比长径比相对粗糙度‘‘尺丫“序号介了粗糙度对徽通道内不可压缩流动阻力的影响,以二次蒸馏水为工质实验测量了高宽比基本相同而粗糙度不同的种矩形微槽内的摩擦阻力常误差分析数与摩擦阻力系数,实验结果如图和图所示实验中通过精密调节进口压力可调节工质在微槽内的由阻力计算公式可得出摩擦阻力流速系数为玩一△三风式中,△为微通道两端压差为工作
8、介质的密度为微通道内流体的平均流速。介进其中,为质量流量。为微通道的横截面积下式中,为流体的运动翁度图粗糙度对摩擦阻力常数的影响将式和式代人式,可得摩擦阻力常数而吃二△扭了入二摩擦阻力测量实验中—,测量的物理量分别为、、、。,后△和其中矩形微通道的尺寸采用扫描电镜测量,分辨率为拜,深度与宽度的测量误差为,。的误差约为由于沿轴向的不均匀性误差约为,使得的误差高达,△的误差为
