陕西省教育厅科研计划项目(2010JK617)
- 作品数：7 被引量：27H指数：3
- 相关作者：金文张鸿雁何文博龚霄雁王元更多>>
- 相关机构：西安建筑科技大学西安航空技术高等专科学校西安交通大学更多>>
- 发文基金：陕西省教育厅科研计划项目国家自然科学基金新疆维吾尔自治区科技攻关项目更多>>
- 相关领域：理学农业科学更多>>
- 方截面直微通道内低雷诺数流动分析被引量：2
- 2011年
- 为了研究植物水分通道导管内流等雷诺数小于1的微通道内流流场特性,采用Micro-PIV试验测量技术和Fluent软件,通过设置合适的多孔介质区域厚度与动量源项,建立多孔介质模型模拟壁面粗糙元影响的数值模拟方法,在雷诺数分别为0.15,0.25和0.35时,对断面尺寸为400μm×400μm的方截面直微通道内流流场进行研究,并将试验与数值模拟结果与直接对控制方程解析求解所得的解析解进行比较.结果表明:微尺度通道往往具有壁面相对粗糙度高的特性,该特性对通道内流场分布造成的影响,在雷诺数很低的情况下,仍然不可忽视.解析解是针对常规尺度通道推出的,未考虑微通道较高的相对粗糙度对流场的影响,虽然其流场速度廓线的变化趋势与试验值相近,但其值在距离流道中心小于0.04 mm的主流区小于试验值,而在距离流道中心大于0.04 mm的近壁区大于试验值.采用多孔介质模拟壁面粗糙元则可以有效地实现对方截面直微通道低雷诺数内流的模拟,试验值所得数据点与模拟值所成曲线重合.
- 何文博王元龚霄雁金文
- 关键词：低雷诺数微通道MICRO-PIV多孔介质模型
- 微通道内流流场的数值模拟及Micro-PIV测量被引量：10
- 2011年
- 采用数值模拟与实验研究方法对直管微通道内流流场进行了详细研究.实验测量借助Micro-PIV技术,采用3μm荧光示踪粒子、10倍显微物镜和14位灰阶CCD相机获取微尺度流场速度分布.利用Fluent数值计算软件,将微尺度通道壁面粗糙元抽象为多孔介质模型,采用realizable k-ε两方程模型,对边长为600μm和800μm的方形断面微尺度直通道分别在Re=100和Re=300条件下进行数值模拟,模拟结果与同工况下Micro-PIV实验测量结果进行对比,结果表明基于多孔介质模拟壁面粗糙元的realizable k-ε两方程模型能够良好地模拟微尺度管流流动,并且获得了多孔介质厚度采用微尺度通道的相对粗糙度折算,多孔介质的粘性阻力系数和惯性阻力系数由多孔介质区域内的流态及阻力计算的方法.
- 金文张鸿雁何文博
- 关键词：微通道数值模拟多孔介质MICRO-PIV速度场
- 微灌滴头内流Micro-PIV测量及流道结构优化研究被引量：2
- 2011年
- 以600 m方形断面锯齿形微灌滴头为研究对象,利用Micro-PIV技术测量了滴头流道内流流场。实验平台通过显微装置、滤光技术以及采用高像素、高灰阶CCD相机进行升级,得到了详细的微通道内流流场分布信息,针对流场中存在的低速回流区进行了局部放大测量,从测量得到的速度矢量图和流线图中发现,齿尖部位存在大小不等、方向相反的2个叠加涡,下部的大涡相对稳定,上部的小涡流速更低。在此基础上,尝试采用多孔介质模拟壁面粗糙元,配合realizablek-ε模型对锯齿形滴头内流进行数值模拟,依据实验结果验证了该数值方法适用于复杂结构微通道内流流场计算,并且数值分析了锯齿形滴头的水力性能和防堵性能,进一步提出流道结构的抗堵性优化设计并进行数值计算,数值结果证实优化流道结构在抗堵和水力性能方面均得以提高。
- 金文张鸿雁何文博
- 关键词：MICRO-PIV数值模拟水力性能
- 灌水器流道结构对水力性能影响的数值分析被引量：10
- 2012年
- 采用计算软件Fluent,通过将壁面粗糙元抽象为多孔介质的微尺度效应处理方法进行建模,选用realizable k-ε模型,对3种齿形流道的灌水器内流进行数值研究。利用Micro-PIV试验测量结果验证了该模拟方法的可靠性,在多种流动条件下对3种齿形结构灌水器进行数值计算,并进行抗堵性能和水力性能分析。抗堵性分析表明,3种齿形流道在转角内侧都存在回流区,由于其侧均为高速主流而使颗粒沉积缓慢;尖角齿形流道的尖角部位,大部分区域由于具有一定的紊流强度也不易沉积杂质,只有其齿尖和平角齿形流道的左顶角部位易产生颗粒沉积。在水力性能分析中,通过对压力降和流态指数的比较表明,尖角齿形的灌水器在控制和稳定出流方面具有优势。
- 金文张鸿雁何文博
- 关键词：灌水器数值模拟MICRO-PIV多孔介质
- 微通道内流场的可视化测量技术应用研究
- 2014年
- 流动可视化技术是微尺度流动研究的重要试验手段,Micro-PIV是获得整场、瞬态、定量的微尺度流场的可视化测量技术,与PIV测试原理基本相同。在常规PIV测试平台上通过选择恰当的试验仪器设备和数据采集分析系统,设计搭建了一套科学合理的Micro-PIV试验系统,并在测量技术上排除外界干扰因素,从而提高了高端实验设备的利用率。同时,利用该系统对边长为800μm方形断面齿形微通道细小的顶角部位内流流动特征进行可视化测量,得到精细的流场分布定量信息,发现该流动区域内存在一个完整的涡,并且涡随流动发展呈形成、移动、消散的演变趋势。
- 金文张鸿雁
- 关键词：微通道
- 基于Micro-PIV流道结构对灌水器性能影响数值分析
- 采用计算软件Fluent,通过将壁面粗糙元抽象为多孔介质的微尺度效应处理方法进行建模,选用realizable k-ε模型,对3种齿形流道的灌水器内流进行数值研究。首先利用Micro-PIV实验测量结果验证了该模拟方法的...
- 金文张鸿雁何文博
- 关键词：灌水器数值模拟MICRO-PIV多孔介质
- 文献传递
- 齿形微通道内流流场数值模拟及试验研究
- 2011年
- 以断面尺寸800μm×800μm的齿型微通道为研究对象,在雷诺数为100和300流动条件下对微通道内流进行试验测量和数值模拟.利用Micro-PIV技术,获取了微通道内流流场速度矢量分布图和流线图,试验结果发现微通道内流在各齿之间流动结构具有重复性,齿内流场包含高速区和低速区,且低速区在转向内侧和左顶角区域存在回流,内附一个完整的涡旋.数值模拟采用多孔介质模拟微通道壁面粗糙元、配合realizable k-ε湍流模型的数值模拟方法,对微通道几何结构单齿建模,利用周期性边界条件模拟计算得到了微通道内流流场分布,模拟流场与试验结果特征相同;在微通道内流特定截面上进行流速定量分析,分析结果为模拟值与试验值吻合程度高,证明该模拟方法在较大雷诺数范围内均适用于复杂结构的微通道内流流动模拟计算.
- 金文张鸿雁何文博
- 关键词：数值模拟多孔介质模型
- 灌水器流道结构优化数值分析被引量：5
- 2013年
- 采用Micro-PIV测量技术和realizable k-ε湍流方程配合多孔介质模拟壁面粗糙元的微尺度流动数值模拟方法对齿形流道的灌水器内流流场分布情况进行试验测量和模拟计算,发现在流道齿尖区域大范围存在低速回流区,仔细分析发现该三角区内有上下叠加的涡旋出现,通过湍流强度分析,流动滞止区主要表现在叠加小涡处。依此对齿形流道提出斜削齿尖和圆弧削尖2种优化流道的改造方案,并对改造后的流道数值建模及模拟计算。计算结果在流场分布、压力降变化、水力性能指标3方面的对比分析中显示,圆弧削尖的流道改造效果均优于另两种流道,流动特性得到了较大改善,在防堵和稳定出流方面更具优势。
- 金文张鸿雁
- 关键词：灌水器水力性能结构优化
