微通道气体滑移流动的压力分布(英文)

针对微通道中发生滑移流动的气体提出了一种滑移边界条件,用一个关于克努森数(Knudsen)的函数取代了传统滑移边界条件中的克努森数.此函数满足两个必要条件,首先当克努森数较小时,它与克努森数同阶;其次当克努森数趋于无穷时,函数值趋于1.采用该滑移边界条件推导了微通道中气体滑移流动时的压力分布解析式,并与文献中报导的实验值进行了比较.由于压力分布以通道出口处的压力作为均一化的标准,故出口处的无量纲压力值为1,进而对推导出的压力分布公式进行了修正,由修正公式计算出的结果与实验结果吻合得更好.

超疏水表面滑移流动的模拟研究

采用计算流体动力学方法,应用Fluent软件,在壁面条件中给定滑移速度边界条件,对超疏水表面和普通表面构成的微间距平行平板通道内单侧滑移流动进行了数值模拟。在给定条件下无量纲压降比最大可达18.5%,滑移长度最大可达188μm;针对文献[12]的单侧滑移实验条件进行了二维数值模拟,结果表明:理论压降差要小于实验压降差,比实验压差要小9.2%～11.2%。

平行平板微型槽间气体的滑移流动

对平行平板微型槽中气体滑移流动的压强分布特性进行了研究。将压强和气体平均分子自由程的关系引入到一阶速度滑移边界条件中,求解Navier-Stokes方程,得到了显式的压强分布表达式。模拟计算结果表明,平行平板间滑移流动的气体压强分布曲线是上凸的下降抛物曲线。在边界滑移条件下,分析了平行平板微型槽在应用中由于微型槽中压力分布变化形成的气体阻尼问题,分析结果表明无滑移边界条件在微尺度流动分析中不再适用。

疏水表面滑移流动及减阻特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了固体壁面对流体的作用强度与其润湿性的关系,在此基础上进一步模拟了疏水表面微通道内的流体流动,获得了润湿性对疏水表面滑移流动及减阻特性的影响规律,证实了疏水表面表观滑移的存在性并揭示了其产生机理.结果表明,疏水性作用在疏水表面的近壁区诱导了一个低密度层,而表观滑移则发生在低密度层上.表观滑移是疏水表面具有减阻作用的直接原因,减阻效果随滑移长度的增大而增大.对于特定的流体系统,滑移长度是疏水表面的固有属性,仅是壁面润湿性的单一函数,而与流动本身的性质无关.

超疏水表面滑移流动特性数值仿真研究

提出了两无限大平行平板间充分发展层流流动的滑移参数计算方法,并基于不连续气层假设的滑移流动模型,在壁面条件中给定无滑移边界面和自由剪切面组成的复合边界条件,对具有规则微观结构的超疏水表面滑移流动特性进行数值仿真研究.数值仿真结果表明:该计算方法不仅能够精确获得超疏水表面滑移长度、滑移速度、流场结构等信息,还可以得到超疏水表面微观结构的几何尺寸对其减阻特性的影响规律.

疏水表面流体流动特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了微形貌对固体表面润湿性的影响,在此基础上进一步模拟了具有微形貌的疏水表面通道内的流体流动,从法向速度、剪应力、滑移速度等角度分析了疏水表面的流场特性,揭示了疏水表面滑移流动的产生机制。结果表明,疏水表面的滑移流动是由低表面能作用和微形貌共同引起的。具有微形貌的疏水表面比光滑疏水表面具有更好的减阻效果,原因在于微形貌能够驻留气体,形成的气液自由剪切面加剧了疏水表面的滑移流动,最大滑移速度可以达到主流平均速度的50%左右。

微尺度通道中可压缩气体三维流动的数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形通道中气体的三维流动,在计算中考虑了气体稀薄效应所造成的壁面相对滑移和气体的可压缩性。计算结果表明,由于壁面上存在着速度的相对滑移,壁面摩擦系数显著减小,质量流量明显加大。尽管微尺度通道中气流的马赫数通常都很小,但是气体的压缩性影响仍然不能忽略,质量流量随压力比的增大而非线性增长。

液化滑移地层桩基础破坏机理分析

地震液化产生的侧向滑移或流动地层对桩基础的破坏作用一直缺乏系统的震灾调查数据和统计分析,对设计方法的修订也缺乏相应的理论依据。本文对地震液化地层滑移作用,软硬互层交界面效应等进行应力简化,基于修正Winkler地基梁理论及日本抗震规范推荐的响应位移法,通过对桩基破坏的算例分析,初步验证了应力解析法的有效和实用性,为我国近期发生的浅源断层大地震区的桩基抗震设计提供借鉴。

微尺度矩形管道中气体滑移流的三维数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形管道中的气体三维流动,在计算中考虑了气体的可压缩性.当K nudsen数处于10-3和1-0 1之间时,稀薄效应造成气体与管壁面间的相对滑移和温度跳跃.数值分析结果给出了速度滑移边界条件对管道质量流量的影响.

疏水微形貌表面水下减阻研究进展

疏水微形貌表面减阻是一种新型仿生减阻方法,也是国内外减阻研究领域的热点之一。该文在分析天然及人造疏水微形貌表面界面一般特性的基础上,从壁面滑移流动、表面微形貌等角度总结了国内外疏水微形貌表面减阻理论研究的最新成果,然后分类给出了近年来疏水微形貌表面减阻微观及宏观试验的研究进展,最后分析了疏水微形貌表面可能的减阻机理及目前存在的技术问题。

高浓煤水混合物流变特性

In this paper,the slip phenomenon(negative slip phenomenon) of coal-water mixture flowing in pipes is proved by the method of combining theoretical analyses with experimental investigations for the first time. On the basis of analyzing the mechanism of slip flow phenomenon,a real rheological model of coal-water mixture is determined by correcting the influence of the slip.

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

对半无限竖直平板为边界的多孔介质,研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响,其化学反应是一级均匀的.均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面,吸引速度随着时间而变化.自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小.采用近似方法获得了微极流体的速度、微转动、温度、浓度的表达式,还得到了在不同流体特征和流动条件下,壁面的摩擦系数、耦合应力系数、传热率和传质率.

松散颗粒介质水的渗透率与孔隙率实验研究

以松散颗粒介质渗透率实验出发点,考证多孔介质内流动滑移的同时,将此实验作为考察微孔道流动的方法提出,避开单一微槽道流动测量的困难。实验结果表明,大于0.1 mm的孔道内,观测不到水的偏常规层流流动。

考虑叶轮流动滑移的离心泵盘腔流动模型

为研究离心泵盘腔内外特性,将离心泵盘腔三维流动简化为动静腔一维流动,基于动量守恒方程和径向连续方程,构建了动静腔流动微分方程;积分该方程并应用到盘腔中,引入密封件阻力系数,考虑叶轮流动滑移,修正泵势扬程公式,建立了离心泵叶轮-盘腔-密封环-平衡孔回路的自封闭流动模型。提出了内外迭代相结合的求解方法,实现了离心泵盘腔流动快速计算。通过与盘腔压力测量结果对比表明:使用Stodola叶轮流动滑移系数的盘腔流动模型比使用Wiesner叶轮流动滑移系数的盘腔流动模型的计算精度提高了约3.5%。盘腔流动模型结果表明:泵工况从小流量调节至大流量,容积效率逐渐提高,盖板推力略微逐渐增大。该方法及结论为离心泵盘腔内外特性计算提供参考。

基于微观机理的页岩气运移分析

认识气体在页岩孔隙中的运移机理对页岩气开采具有重要的科学意义.页岩作为一种致密岩石,孔隙尺寸分布主要集中在几纳米到百纳米之间,小孔隙尺寸与气体的平均分子自由程在同一个数量级,气体与孔隙边壁的碰撞对流动起到控制作用.本文针对页岩气开采过程中孔隙中气体流动过程,建立了考虑气体滑移、Knudsen扩散、Langmuir等温吸附、孔隙压缩等过程的多场耦合控制方程.分析了流态变化对滑移效应的影响,得到了考虑滑移效应的临界孔径,并针对实际中不同页岩储层有机质含量的差异,分析了解吸机制对页岩气产气率、产气量的贡献.研究还表明孔隙压缩性对产气率影响显著,通过考虑开采过程中孔隙压缩,可以更真实地反映页岩气运移过程.