熱泳對微小空間懸浮顆粒運動影響的研究.pdf

1、懸浮顆粒的運動以及沉積行為是空氣環(huán)境、氣溶膠力學(xué)、暖通空調(diào)和生物芯片領(lǐng)域中十分關(guān)注的問題。研究懸浮顆粒的運動不僅能夠?qū)γ裼媒ㄖ凸I(yè)建筑內(nèi)顆粒分布的控制提供幫助,提高室內(nèi)的空氣品質(zhì),降低顆粒污染物對人體健康和生產(chǎn)的危害,而且對液體中固體雜質(zhì)的脫除以及管道中雜質(zhì)沉淀的抑制都有很重要的意義。本文選擇以懸浮顆粒在微小空間的熱泳行為為研究對象,分析熱泳對顆粒在方形微小空間和微通道中運動的影響。 論文首先從描述流體和顆粒運動的微分方程出發(fā)

2、,從理論上分析了懸浮顆粒在方形微小空間和微通道中受到重力、浮力、流體拽力、范德華力、虛擬質(zhì)量力、巴賽特力、馬格努斯力、布朗力和薩夫曼升力,以及混合對流,熱泳和微重力等多種作用時的運動機(jī)理。建立了在尺寸為100mm×100mm的方形微小空間中顆粒熱泳運動的模型,模擬研究了豎直方形微小空間中自然對流條件下顆粒的運動特性,模擬了不同溫差下不同粒徑和密度的顆粒的運動軌跡,結(jié)果表明溫度梯度是影響顆粒運動的主要因素。 在假設(shè)主流流體流動均勻

3、、穩(wěn)定、層流的情況下,研究了尺寸為2 mm×0.5 mm的微小通道內(nèi)熱泳條件下顆粒的運動特性,模擬了不同條件下顆粒的運動軌跡,分析了流體流速、溫差、粒徑、顆粒密度和重力加速度等因素對顆粒運動的影響,結(jié)果表明,熱泳對微通道中顆粒的運動和沉積有明顯的影響,對于熱泳條件下微通道中的顆粒,增大溫差、增大入口流速、減小顆粒的直徑和密度都可以使其更容易通過微通道,反之則可以使其更容易沉積下來。 最后,論文對尺寸為100mm×100 mm的方