低粘度液體及納米流體微流動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的迅速發(fā)展,微流體系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展,并且其應(yīng)用前景非常廣闊。盡管已有不少前人對(duì)微流動(dòng)系統(tǒng)中氣體和液體的流動(dòng)特性進(jìn)行了研究,但由于各自的研究方法和條件不同,其研究結(jié)論也各不相同,有些甚至得出相反的結(jié)論。所以,微流動(dòng)系統(tǒng)中流體的流動(dòng)特性仍不十分清楚,還有待于進(jìn)行深入的研究。
　　 論文以去離子水、低粘度硅油及銅-水納米流體為對(duì)象,對(duì)其在微圓管道中的壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 首

2、先,根據(jù)壓力驅(qū)動(dòng)微流動(dòng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了壓力驅(qū)動(dòng)微流動(dòng)特性試驗(yàn)臺(tái)及參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)微管道直徑范圍為10μm～100μm,驅(qū)動(dòng)壓力范圍為0～1MPa,實(shí)驗(yàn)溫度控制在25±0.5℃范圍。
　　 其次,實(shí)驗(yàn)研究了去離子水在親水性和疏水性(自組裝OTS膜)壁面微圓管道及硅油的微流動(dòng)特性,探討了微管道直徑、長度、壁面性質(zhì)及液體粘度對(duì)流動(dòng)特性的影響。由于液體在微管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)Re較小,流動(dòng)均為層流流動(dòng),流量-壓力特性呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。去

3、離子水在較小直徑(15μm)親水性微管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),存在一個(gè)長徑比l/d的臨界值(在5.38×103-7.69×103之間),當(dāng)長徑比l/d超過臨界值時(shí),流量將明顯增大；在疏水性壁面微管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),將出現(xiàn)一定的表面滑移,導(dǎo)致流量有所增大,此現(xiàn)象隨微管道直徑的增大而更加明顯。
　　 第三,制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1％和2％的銅-水納米流體,并采取一定措施提高其穩(wěn)定性,最大懸浮穩(wěn)定時(shí)間可達(dá)30～40小時(shí),并對(duì)其在直徑25μm和50μm微管

4、道中的流動(dòng)特性進(jìn)行了研究。納米流體在微管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),流量-壓力特性呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,可將其假設(shè)為液相單相連續(xù)流體進(jìn)行研究。在直徑25μm管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),由于粘度變化以及粒子團(tuán)聚等因素,使流動(dòng)摩擦阻力增加以及實(shí)際過流截面有所減小導(dǎo)致流量減?。辉谥睆?0μm管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),由于納米粒子使管道壁面處出現(xiàn)局部不連續(xù)而產(chǎn)生局部滑移現(xiàn)象導(dǎo)致其流量增加。
　　 第四,計(jì)算了微流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)中的原理性誤差,分析了參數(shù)測(cè)量誤差。原理性誤差包含了微管道