溫度場(chǎng)對(duì)熱膜式氣體流量傳感器內(nèi)顆粒物沉積影響研究.pdf

1、熱膜式氣體質(zhì)量流量傳感器以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于氣體測(cè)量領(lǐng)域，然而由于工作環(huán)境或過(guò)濾器性能等原因，流量傳感器內(nèi)氣體不可避免的含有微量亞微米顆粒物，這些顆粒物隨氣體在傳感器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在傳感器熱膜芯片上沉積，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累后形成灰塵堆，會(huì)影響熱膜芯片上發(fā)熱電阻和測(cè)溫電阻的熱傳遞，最終影響傳感器的測(cè)量精度。影響熱膜芯片上粒子沉積的因素很多:如芯片的安裝位置、磁場(chǎng)力、電場(chǎng)力、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和濕度等，本文主要研究溫度場(chǎng)對(duì)熱膜式流量傳感器內(nèi)

2、顆粒物沉積的影響情況，分別用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法研究溫度場(chǎng)對(duì)傳感器內(nèi)顆粒物沉積的影響。
　　首先建立熱膜式流量傳感器有限元模型，用標(biāo)準(zhǔn)k-ε流動(dòng)模型對(duì)熱膜式流量傳感器內(nèi)氣相流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行求解，得出傳感器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布結(jié)果;然后加入顆粒離散相，用拉格朗日粒子追蹤模型(DPM)追蹤固相顆粒物的運(yùn)動(dòng)軌跡和最終狀態(tài):被壁面捕捉或從出口逃逸，計(jì)算出溫度場(chǎng)影響時(shí)熱泳力、布朗力、曳力、虛擬質(zhì)量力和Saffman力單獨(dú)作用下不同進(jìn)口速度不同粒

3、徑顆粒物在傳感器壁面和熱膜芯片上的沉積率，通過(guò)比較粒子沉積率變化情況研究溫度場(chǎng)對(duì)傳感器內(nèi)粒子沉積的影響作用;最終，得出溫度場(chǎng)影響時(shí)傳感器內(nèi)固相顆粒的運(yùn)動(dòng)沉積規(guī)律。
　　為驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)熱膜式流量傳感器放大模型和粉塵產(chǎn)生裝置，用熱傳導(dǎo)方式給熱膜芯片加熱，用體視顯微鏡觀察熱膜芯片上粒子沉積結(jié)果。用實(shí)驗(yàn)方法研究溫度場(chǎng)在不同傳感器進(jìn)口流量條件下對(duì)熱膜式流量傳感器熱膜芯片上粒子沉積的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果比較一致:在進(jìn)口流量較