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微管道内两相流数值算法及在电浸润液滴控制中的应用被引量：15: 2006年; 叙述了一种模拟电介质电润湿(electrowetting on dielectric,EWOD)下的微液滴的运动的数值方法.采用二阶投影法求解N_S方程和level set函数,并利用零level set函数俘获液滴运动界面,在液体与固体接触的边界上,通过引入动态接触角表征电介质表面润湿性随电势的改变.数值计算基于MAC网格,模拟了2维微管道内与固体壁面接触的变润湿性的两种液体的分界面形状、平板上的微液滴在不同电势作用下处于不同湿润性的形态,以及微管道内改变接触角液滴的运动变形过程等算例.; 王飞何枫; 关键词：接触角 LEVEL 投影法

微管道内湍流转捩的实验研究被引量：5: 2006年; 研究旨在确定微管道内流动从层流到湍流转捩的临界雷诺数。利用微观粒子图像测速技术（Micro-PIV）研究了去离子水在内径为230gm的圆形截面玻璃微管道内的流场结构，得到了从层流到充分发展湍流各流动状态下的轴向平均速度分布和湍流度分布，实验雷诺数为1020～3145，同时研究了微管道内的流动阻力特性。平均速度场和脉动速度场的实验结果表明微管道内从层流到湍流的转捩发生在Re=1800～1900左右，与流动阻力的测量结果一致，与宏观流动比较，并未发现微管道内的流动转捩有明显提前。实验结果还显示，当Re〉2700时，微管道内的平均流速分布和相对湍流度分布呈现典型的充分发展湍流状态特征。; 郝鹏飞何枫朱克勤; 关键词：流体力学湍流微管道转捩

微喷管内声速点位置及临界压比被引量：1: 2006年; 为提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微型器件的性能,利用有限体积法求解二维可压缩N-S方程模拟了扩张比为1.7的收缩-扩张微喷管内部的流场结构和温度分布,研究了尺度效应对微喷管内部流场结构的影响,计算中微喷管的喉部宽度为1～200μm.数值结果表明：在扩张比和进出口压力相同的条件下,微喷管出口马赫数随着微喷管尺度的减小而减小.微喷管内首次出现声速点的位置随着喷管尺度的缩小从喷管喉部逐渐移向喷管出口,临界压比值随着喷管尺度的减小而减小.; 郝鹏飞姚朝晖丁英涛

变截面微管道内声速点位置及临界压比被引量：1: 2004年; 等直收缩扩张等直 (SCDS)变截面微管道主要应用于微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件中 ,研究其内流动特性对指导上述两种微器件的设计和性能的提高具有非常重要的意义 .采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维SCDS微管道 ,喉部宽度为 16 μm ,深度为 2 0 μm ,收缩比为 1 6 2 5∶1 实验测量了不同进出口压比条件下微管道内氮气的流量特性 .实验设定进出口压比值范围为 1 0— 4 0 ,由此出口体积流量范围为 0— 0 12mL s,流动的特征雷诺数小于 35 0 在实验研究的基础上 ,采用有限体积法对其内部流动特性进行了数值模拟 ,数值模拟结果与实验结果相符合 .数值模拟结果发现两点不同于常规流动的特异现象 :其一为最早出现声速点不在最小截面喉部附近 ,而是移到出口截面附近 ,即声速点的位置发生变化 ;其二为在进出口压比达到 4 0时 ,SCDS微管道内部流场才出现声速点 ,即临界压比值 (这里将管道内部首次出现声速点时对应的当地点压力与进口压力的比值定义为临界压比 )发生变化 .将其原因归结为表面效应 (表面积与体积比值S V)的影响 ,并进一步研究了这两点特异现象与S V值之间的关系 .; 丁英涛何枫姚朝晖沈孟育王学芳

微管道内的剪应力传感器被引量：1: 2005年; 制作了一个微管道内的剪应力传感器,该传感器通过热传递的原理工作。采用硅微加工技术制作微管道,在玻璃上通过溅射方法形成钛铂合金热膜,最后将两者键合封装,形成埋置了热膜的封闭微管道。测量了热膜的电阻温度系数,确定了热膜处于不同输入功率下的过热比。对该剪应力传感器进行了方波实验,确定其工作在不同过热比下的时间常数。对传感器进行实验标定,得到不同进出口压差下,微管道内的壁面剪应力大小。; 姚朝晖葛其明丁英涛郝鹏飞; 关键词：微管道剪应力传感器

长微直管内气体低速流动的亚堵塞现象被引量：3: 2004年; 长微直管道内多流态并存的流动特性研究不仅有理论意义 ,而且在太空飞行器的控制系统中有着重要的应用价值 .采用实验研究和理论模型近似分析相结合的方法研究了长微直管道内的气体流动特性 .实验中 ,以空气为工作介质 ,进口压力分别设定为 1 30 ,2 5 0 ,32 0kPa ,出口压力变化范围为 9— 1 0 0kPa .沿程分布有五个测压点 ,进出口设有温度传感器 ,测量出口流量的同时可以得到沿程压力分布 .近似理论模型采用二维平板近似模型 .研究发现 ,在保持进口压力不变、不断降低出口压力的条件下 ,当进出口压比低于 5 .3左右时 ,质量流量随压比增加而增加 ;当进出口压比高于 5 .3左右后 ,微管道内流动的质量流量随压比的增加变化很小 ,基本上趋近于某个常数 ,并且出口处的压力扰动波很难向上游传播 .将此现象定义为亚堵塞现象 ,并将发生该现象时对应的进出口压比定义为亚堵塞临界压比 .同时进一步研究了亚堵塞现象与S V(表面积与体积比 ); 丁英涛何枫姚朝晖沈孟育王学芳; 关键词：流体力学

微管道内湍流的实验研究: <正> 目前关于微细通道内流体由层流到湍流的转捩问题有着不同的实验结果和观点,以往的研究大多是通过测量微管道内的流动阻力与流量的关系来推断流动是否发生转捩,缺乏流场测量的实验数据。本文利用微观粒子图像测速系统(Micro...; 郝鹏飞何枫王键; 文献传递

微喷管内气体流动特性研究被引量：12: 2004年; 研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能.采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩-扩张微喷管,喉部宽度为16,深度为20,收缩比为1.625:1.实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性.实验设定进出口压比范围为1.0～5.0,由此出口体积流量范围为0～0.2mL/s,出口截面特征雷诺数小于500.基于两种数值模拟方法(有限体积法和Boltzmann气体动力学方法)对微喷管内部流动特性进行了数值模拟.数值模拟结果与实验结果相吻合.数值模拟结果发现几点不同于宏观流动的异常现象:随着压比的提高,声速截面逐渐偏离喉部,向下游区移动,并且下游区的流动不断加速.当压比达到5.0时,出口截面中心区域的马赫数达到1.26.沿程压力分布呈现非线性下降的趋势.这些现象主要是由于相比于常规尺度管道,微小尺度下表面效应引起的粘性附面层效应和三维效应更显著.; 丁英涛姚朝晖何枫; 关键词：流体力学微流动

COMPRESSIBLE GAS FLOW CHARACTERISTICS IN MICRO-CHANNELS: ＜正＞Based on experimental data, numerical simulations are conducted to investigate the flow characteristics of ...; Yingtao Ding; 关键词：MICRO-CHANNEL; 文献传递

微细管内流动特性的数值分析被引量：2: 2003年; 通过结合实验数据的数值计算方法研究了微细管道内可压流动的流动特性,提出了改进的表面粗糙度粘性系数模型,将表面粗糙度的影响引入计算模型中,计算结果与实验数据符合较好,说明表面粗糙度是影响微细管道内气体流动特性的重要因素。扩张管的计算结果表明在Re>450时,流动开始由层流向湍流转捩。因此微细管内流动的数值模拟需综合考虑粗糙度的影响以及流动的提前转捩,才能得到与实验比较吻合的计算值。; 丁英涛姚朝晖何枫; 关键词：流动特性层流湍流微流动气体流动

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国家自然科学基金(10272066)

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