一种新型双层热感式微流量传感器及参数优化

热感式微流量传感器具备灵敏度高、可靠性好、测量精度高等优势,广泛应用于环境监测系统、生物研究、化工工艺控制等领域,然而传统热感式流量传感器的量程有限,从而限制了其进一步拓展应用领域。本文提出了一种新的设有主次双流道的双层热感式微流量传感器,低流率时输出主流道的温差信号,而大流率时输出次流道的温差信号,从而拓宽量程。为了能获得更好的传感器性能,通过数值模拟优化了支流流道入口大小与位置和流道高度与宽度,优化后双层热感式微流量传感器的量程为0~145 m/s式,同时确保灵敏度超过0.03 K/(m·s^(-1)),并且确定了主次流道输出温差信号的转换流速阈值为63 m/s。最后分析了传感器内部粘性耗散,发现上游探测器前端的粘性耗散是引起传感器失效的主要原因,为改进热感式微流量传感器性能提供参考。