矩形微通道流动入口段的阻力特性分析

运用Fluent软件对宽高比ε为0.1~1.0的矩形微通道层流流动入口段的阻力特性进行了三维数值模拟.结果表明:宽高比ε和雷诺数Re对表观摩擦因子与雷诺数乘积fappRe有一定的影响.fappRe值随着宽高比ε的增大而减小,在不同的Re数范围内呈现了不同的影响.当Re数小于300时,fappRe值随Re数的增大而减小;Re数大于300后,fappRe值随Re数变化很小.当流动达到充分发展后fappRe值保持不变,且与Re数无关.此外还研究了ε和Re数对水力进口长度的影响.发现当Re数小于和等于20时,无量纲进口长度随着ε的增大逐渐减小;当Re数大于20,无量纲进口长度随着ε的增大呈先增后减的趋势,且在宽高比为0.3~0.4时达到峰值.基于得到的结果,提出了新的层流流动进口长度关系式,该式对微型设备的设计和优化具有一定的指导意义.