基于溫度變化的新型可變流阻的提案與研究.pdf

1、致密的多孔材質(zhì)作為一個氣動元件有著廣泛的工程應(yīng)用。這樣的多孔材質(zhì)的內(nèi)部有著很多相互連通的微孔，當流體流過這些微孔時，會在多孔材質(zhì)的上、下游端之間產(chǎn)生很大的壓差(ΔP)。壓差與流量的關(guān)系（即ΔP-G特性）和流阻與流量的關(guān)系（即γ-G特性）是兩個非常重要的基本特性。這是因為多孔材質(zhì)的應(yīng)用，在很大程度上，依賴這兩個關(guān)系。溫度是能夠影響這一特性的因素之一，這是因為溫度的變化會導(dǎo)致流體的粘性和密度發(fā)生改變。在本論文中，首先通過實驗研究了電磁加熱條

2、件下致密的多孔材質(zhì)的ΔP-G特性隨著加熱功率變化的規(guī)律。隨后，通過理論和實驗，考察了被電熱絲加熱的多孔材質(zhì)的ΔP-G特性和γ-G特性。
　　我們發(fā)現(xiàn)，實際的恒功率ΔP-G曲線和γ-G曲線總是在常溫曲線和對應(yīng)的絕熱曲線之間。熱的有效利用率越高，越靠近絕熱線;熱損耗越多，則越遠離絕熱線。隨著流量的增大，恒功率ΔP-G曲線和γ-G曲線會不斷地趨向于常溫線。為了定量地衡量溫度對壓差、流阻和流阻功耗的影響程度，定義了溫度影響因子η。我們發(fā)現(xiàn)

3、，當給定加熱功率，同時使氣流的質(zhì)量流量從21.53×10-5 kg/s減小到5.80×10-5 kg/s時，溫度影響因子發(fā)生了顯著的變化，對應(yīng)的從1.3增加到了1.7。這意味著，當多孔材質(zhì)內(nèi)部流體的溫度發(fā)生變化時，ΔP-G和γ-G特性以及流阻功耗會發(fā)生顯著的變化。同時，也討論了加熱功率，多孔材質(zhì)特征參數(shù)，下游壓力（意味著平均密度）的影響。
　　為了分別討論氣流的粘性和密度對壓差影響的大小，推導(dǎo)了多孔材質(zhì)的無量綱表達式，并進一步地采

4、用對數(shù)的辦法分離了粘性項和密度項?；谶@樣的方法和實驗所得的數(shù)據(jù)，討論了粘性項和密度項對無量綱的壓差ΔP*T的影響。討論結(jié)果顯示，ΔP*T和雷諾數(shù)的關(guān)系是由平均密度比和平均粘性比共同決定的。包含了平均粘性比的摩擦項僅取決于溫度，也就是說，只要溫度相同，摩擦項就是重合的，即便多孔材質(zhì)的平均密度或者孔徑不一樣。密度項則是由壓力條件和平均溫度共同決定。因此，壓力和溫度的變化都會改變密度項。對于和壓差、流阻及其流阻功耗的增幅比相關(guān)的溫度影響因子

5、來說，如果多孔材質(zhì)的平均孔隙直徑相同，則溫度越高，溫度影響因子越大;而如果多孔材質(zhì)的平均孔隙直徑不同的話，則除了溫度之外，還受β√K的影響。如果平均溫度一樣的話，則ln(ηT)-Reβ曲線會在ηT-G曲線的基礎(chǔ)上上偏移，β√K大的偏向右邊，小的偏向左邊，大小相當?shù)?，則保持原來位置。
　　最后，還考察了表征密度增幅比的密度項影響因子和表征粘性增幅比的粘性項摩擦項因子對無量綱壓差增幅比的影響。發(fā)現(xiàn)二者的增幅比對無量綱壓差的增幅比的貢獻