微通道結構對流動影響的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、微灌技術的關鍵在于滴頭元件的性能，而滴頭的性能是由其內部流道的結構決定的。為了提高滴頭流動阻力在整個系統(tǒng)阻力中所占的百分比，流道通常被設計的十分微小，結構也非常復雜，這就導致滴頭內特別容易發(fā)生堵塞，使得投資較高的微灌系統(tǒng)達不到使用年限就已經報廢了。本文使用CFD軟件對橫截面為方形的不同形狀、不同截面尺寸的微通道內的流動規(guī)律進行了研究。對方形截面直通道進行Micro-PIV測量，得到流場的分布規(guī)律。 對截面尺寸分別為600μm×6

2、00μm、700μm×700μm、800μm×800μm，雷諾數(shù)為100、200、300，四種形狀的微通道內的液體流動進行數(shù)值模擬。Re=100時采用層流模型，Re=200、300時，采用標準κ-ε模型。數(shù)值模擬研究結果表明：回流區(qū)隨著雷諾數(shù)、截面尺寸的增大而增大；壓降隨著雷諾數(shù)的增大而增大，隨截面尺寸的增大而減小。根據微灌最優(yōu)標準——所有滴頭的出水量保持均勻，要求滴頭的阻力要大。流道1的壓降大，回流區(qū)面積小，不容易引起堵塞，因此在四種

3、流道中推薦使用流道1形式。 對截面尺寸分別為400μm×400μm、600μm×600μm、800μm×800μm的方形直通道進行了Micro-PIV實驗研究，選用合適的示蹤粒子及放大率，最后得到液體流動的速度分布情況。微尺度直通道內流的Micro-PIV測量表明：流線在流道的壁面附近有明顯的波動，分析這是由于與常規(guī)尺度直通道流動相比，微尺度直通道的壁面相對粗糙度明顯增大的結果。實驗同時發(fā)現(xiàn)，壁面相對粗糙度對流動的影響程度隨著雷