随机粗糙微通道内部流动与传质特性

为了研究微通道壁面随机粗糙度对流体流动和传质特性的影响,采用随机排布准则构建具有典型粗糙元类型的随机粗糙微通道壁面,利用有限元方法分析壁面随机粗糙度对流速、压降、流动阻力和传质性能的影响,并给出粗糙微通道内部Poiseuille数和分子传质扩散的近似变化规律。结果表明,流体在粗糙微通道近壁面区域和主流区的流速差异较大,近壁面区域流动分离现象明显;与光滑微通道相比,粗糙微通道内部各位置的压降和Poiseuille数沿着流动方向呈近似线性增大趋势;微通道壁面粗糙度的存在可以强化流体分子的传质扩散速率,但受粗糙度类型和相对粗糙度的影响较大。

液氦温区微小漏孔流动特性研究

低温环境下系统器件的密封性能至关重要,对于低温密封研究,了解低温下微小漏孔泄漏的流动特性很有必要。本文构建了具有随机粗糙度壁面的二维微通道,应用仿真软件研究液氦温区漏孔微通道内气流的流动特性,计算分析通道内各物理量的分布和变化。结果表明随机粗糙度壁面对速度分布的扰动在近壁面影响最大,随着远离壁面的方向减小,对中心区域流动几乎无影响;低温导致氦气粘滞系数下降,微通道内气体流速增加;压力分布也因通道特征尺寸变化而发生波动;液氦温区漏孔的质量流量比常温下大两个数量级,并且当进出口压力比超过临界值后漏孔质量流量不再变化。对于低温系统的漏率预测、泄漏预防和低温检漏、密封研究具有理论意义和实用价值。