机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2014年
2期
165-170
,共6页
颗粒惯性聚集%惯性升力%微通道流动%数值研究
顆粒慣性聚集%慣性升力%微通道流動%數值研究
과립관성취집%관성승력%미통도류동%수치연구
inertial focus of particles%inertial lift%microfluidics%numerical investigation
基于“相对性原理”,建立一个描述颗粒准定常运动的数值计算模型,并结合计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,数值研究在方形截面的微通道内,球形颗粒所受惯性升力的空间分布特征,揭示颗粒的尺寸对这个惯性升力的影响特点.研究结果表明,惯性升力沿通道半径方向呈现出极具规律性的空间分布特征:靠近管轴附近,惯性升力方向朝管道壁面,且随管轴距离的增加,数值上呈现出先增加后减小的趋势;靠近管壁附近,惯性升力方向朝管道轴心,且越靠近管道壁面,其数值将急剧增大.沿通道半径方向上,惯性升力存在唯一的零点位置,这即是颗粒的惯性聚集位置.惯性升力中尽管共同包含着流场黏性应力与压力的贡献,但对颗粒惯性聚集起真正决定性作用的是流场压力的贡献.这些研究成果有助于完善低Re数固-液两相流动中的力学机理,并为颗粒“惯性聚集”现象在今后的商业应用提供有益的理论指导.
基于“相對性原理”,建立一箇描述顆粒準定常運動的數值計算模型,併結閤計算流體力學(Computational fluid dynamics,CFD)技術,數值研究在方形截麵的微通道內,毬形顆粒所受慣性升力的空間分佈特徵,揭示顆粒的呎吋對這箇慣性升力的影響特點.研究結果錶明,慣性升力沿通道半徑方嚮呈現齣極具規律性的空間分佈特徵:靠近管軸附近,慣性升力方嚮朝管道壁麵,且隨管軸距離的增加,數值上呈現齣先增加後減小的趨勢;靠近管壁附近,慣性升力方嚮朝管道軸心,且越靠近管道壁麵,其數值將急劇增大.沿通道半徑方嚮上,慣性升力存在唯一的零點位置,這即是顆粒的慣性聚集位置.慣性升力中儘管共同包含著流場黏性應力與壓力的貢獻,但對顆粒慣性聚集起真正決定性作用的是流場壓力的貢獻.這些研究成果有助于完善低Re數固-液兩相流動中的力學機理,併為顆粒“慣性聚集”現象在今後的商業應用提供有益的理論指導.
기우“상대성원리”,건립일개묘술과립준정상운동적수치계산모형,병결합계산류체역학(Computational fluid dynamics,CFD)기술,수치연구재방형절면적미통도내,구형과립소수관성승력적공간분포특정,게시과립적척촌대저개관성승력적영향특점.연구결과표명,관성승력연통도반경방향정현출겁구규률성적공간분포특정:고근관축부근,관성승력방향조관도벽면,차수관축거리적증가,수치상정현출선증가후감소적추세;고근관벽부근,관성승력방향조관도축심,차월고근관도벽면,기수치장급극증대.연통도반경방향상,관성승력존재유일적영점위치,저즉시과립적관성취집위치.관성승력중진관공동포함착류장점성응력여압력적공헌,단대과립관성취집기진정결정성작용적시류장압력적공헌.저사연구성과유조우완선저Re수고-액량상류동중적역학궤리,병위과립“관성취집”현상재금후적상업응용제공유익적이론지도.
