微反應(yīng)器是指通過精密加工技術(shù)制造的小型反應(yīng)系統(tǒng),其內(nèi)徑在10~1000μm內(nèi),在微化工生產(chǎn)過程中,微反應(yīng)器發(fā)生阻塞會帶來如生產(chǎn)過程中斷,原料利用率降低等一系列的問題。為了使得微化學(xué)反應(yīng)更平穩(wěn)、有效地進(jìn)行,檢測并確定阻塞程度及位置是必不可少的一方面。本文通過計算流體力學(xué)的相關(guān)軟件,采用壓強(qiáng)法對微通道中的阻塞進(jìn)行了檢測,通過對支管角度、阻塞位置、阻塞程度、流體流速等因素之間的關(guān)系進(jìn)行分析,對基于阻塞移除的微通道進(jìn)行了優(yōu)化。在研究中,首先建立了一個Y-型微通道的計算流體動力學(xué)(CFD)仿真模型,采用ICEM對單通道模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,在FLUENT中進(jìn)行了流場分析與計算。通過對部分阻塞的模型進(jìn)行設(shè)計,比較阻塞前、后微通道兩端壓差值的變化規(guī)律,并將該規(guī)律與阻塞體體積和微通道體積進(jìn)行關(guān)聯(lián),設(shè)計了判定阻塞程度的RV指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,將阻塞程度與阻塞移除難度進(jìn)行聯(lián)系,設(shè)計了判定阻塞移除難度的阻塞指數(shù),并對阻塞指數(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。仿真計算結(jié)果表明,阻塞指數(shù)能對阻塞移除難易程度進(jìn)行較好的判定。阻塞分析的目的是實現(xiàn)阻塞移除,在阻塞分析的基礎(chǔ)上,本文利用伯努利方程及能量守恒定律對入射角度、阻塞位置等因素對阻塞移除的影響進(jìn)行了分析,設(shè)計了基于CFD仿真模型的移除策略;利用流體力學(xué)相關(guān)知識對阻塞體受力進(jìn)行了計算,并將計算結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,設(shè)計了基于阻塞體受力的阻塞移除策略。綜合分析入射角度、阻塞位置、阻塞程度、流速、壓強(qiáng)等之間的聯(lián)系,設(shè)計了6種進(jìn)口流速,7種入射角度,阻塞位置為前中后等條件下的Y-型微通道,對最容易實現(xiàn)阻塞移除的微通道結(jié)構(gòu)及操作條件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。計算結(jié)果驗證了仿真結(jié)果的相關(guān)結(jié)論,從而證明了該分析方法的可行性。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ052
【部分圖文】：

圖1-3 Y 型微通道堵塞模型示意圖Fig.1-3 Y-shaped microchannel blockage model1.3.2 論文的章節(jié)安排第一章 介紹微反應(yīng)器的相關(guān)概念及其特點，對阻塞診斷技術(shù)進(jìn)行分析，對通道阻塞研究的必要性及研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，同時介紹了本文的研究工作。第二章 對微通道阻塞程度進(jìn)行了分析，運(yùn)用 CFD 仿真技術(shù)對微通道部分阻模型進(jìn)行了設(shè)計，分析不同阻塞類型對阻塞兩端壓強(qiáng)值的影響，以此來建立阻類型與壓強(qiáng)之間的關(guān)系；以壓強(qiáng)值為依據(jù)，形成判定阻塞程度的 RV 指標(biāo)。并該指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)用，對圓形截面、實型阻塞進(jìn)行了阻塞程度判定，同時，畫出V 指標(biāo)判定曲線，指明該指標(biāo)的缺陷。第三章 對基于部分阻塞程度判定的阻塞指數(shù)進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計基于阻塞體體及表面積的阻塞指數(shù)，阻塞指數(shù)是用來衡量阻塞消除難易程度的無量綱值，本從阻塞體積與阻塞指數(shù)之間的關(guān)系、阻塞截面積與阻塞指數(shù)之間的關(guān)系以及阻

圖2-2ANSYS FLUENT 操作基本流程Fig.2-2 The basic process of ANSYS FLUENT operation圖2-3 微通道網(wǎng)格劃分質(zhì)量Fig.2-3 Micro-channel meshing quality觀察截面的壓強(qiáng)云圖分布，分析阻塞體受力情況。由圖可知阻塞體的存在，破壞了流體均一性，從而微通道內(nèi)部壓強(qiáng)分布不均勻，且沿著進(jìn)口方向，微通道前處理（網(wǎng)絡(luò)生成）求解設(shè)置后處理啟動FLUENT讀取網(wǎng)絡(luò)并檢查計算域尺寸設(shè)置網(wǎng)絡(luò)光順化處理求解器基本設(shè)置模型設(shè)置物性參數(shù)設(shè)置邊界條件參數(shù)設(shè)置求解方法設(shè)置求解控制參數(shù)設(shè)置求解監(jiān)控設(shè)置初始化?

(a) Import pressure (b) Exit pressure(c) Import blockage body buck (d) Exit blockage body buck圖2-4 內(nèi)部壓強(qiáng)流場分布圖Fig.2-4 Internal pressure flow field distribution(a) Sectional view (b) Cross section圖2-5 微通道內(nèi)部流體壓強(qiáng)分布圖Fig.2-5 Internal pressure flow field distribution2.1.2 阻塞類型及其設(shè)計實現(xiàn)微通道一旦發(fā)生阻塞，微通道內(nèi)部的壓強(qiáng)分布就會發(fā)生改變，假設(shè)阻塞發(fā)生后，對于不同的阻塞位置及阻塞程度，微通道內(nèi)部具有確定的壓強(qiáng)分布，如果阻塞位置及阻塞程度不同，其壓強(qiáng)分布所對應(yīng)的流型分布也將不同。若假設(shè)成立，那么我們就可以通過比較發(fā)生阻塞時與未發(fā)生阻塞時所測得的壓強(qiáng)分布數(shù)據(jù)對阻塞位置及阻塞程度進(jìn)行判定。本文通過流體力學(xué)軟件(CFD)對微通道阻塞診斷
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本文編號：2845793