本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS軟件的微通道內(nèi)氣體流動數(shù)值模擬分析

  更多相關(guān)文章： 微通道 稀薄氣體效應(yīng) 邊界滑移 ANSYS Fluent 泊肅葉流 庫愛特流

【摘要】：微機電系統(tǒng)(MEMS)是20世紀(jì)末興起,并在21世紀(jì)初開始快速發(fā)展的高科技前沿領(lǐng)域。微通道是組成微機電系統(tǒng)的一個非常重要的組件,它是聯(lián)結(jié)MEMS中各元件的紐帶。隨著微機電系統(tǒng)的研究和開發(fā),微器件及其微通道特征尺寸的進(jìn)一步變小,經(jīng)典的宏觀流體力學(xué)模型不再適用于微通道內(nèi)氣體流動的分析,于是出現(xiàn)了氣體微流動研究領(lǐng)域。微通道內(nèi)氣體流動與宏觀流動相比有其獨特性,分析和探討其流動規(guī)律對于微機電系統(tǒng)的應(yīng)用有很重要的意義。對于氣體微流動的研究是推動MEMS技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。 本文基于著名的流體分析軟件ANSYS Fluent,在微流動理論基礎(chǔ)上,建立微通道內(nèi)氣體流動模型,對于微通道內(nèi)氣體在不同壓力驅(qū)動下和剪切驅(qū)動下的流動做數(shù)值模擬分析,得出不同Knudsen數(shù)的通道出口截面速度分布圖和質(zhì)量流量,并且將仿真結(jié)果和理論研究進(jìn)行比較,分析微通道內(nèi)氣體流動特性與宏觀流動的異同,研究稀薄氣體效應(yīng)。 模擬結(jié)果驗證了在微通道中,氣體的流動特性與宏觀流動具有很大的變化。在宏觀尺度下適用的經(jīng)典流體力學(xué)的根基——連續(xù)介質(zhì)假設(shè)失效,在微觀流體中需要重新修正。 模擬結(jié)果還表明,當(dāng)特征尺寸進(jìn)一步減小時,出現(xiàn)明顯的稀薄氣體效應(yīng),固壁邊界的滑移速度和質(zhì)量流率變大,但通道大小并非唯一的影響因素。當(dāng)微系統(tǒng)特征尺度很小或者工作壓力很小時,微通道內(nèi)的氣體具有較大的Knudsen數(shù)；并且,Knudsen數(shù)越大,稀薄氣體效應(yīng)越強烈。
【關(guān)鍵詞】：微通道 稀薄氣體效應(yīng) 邊界滑移 ANSYS Fluent 泊肅葉流 庫愛特流
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH-39;TK12
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-14
• 1.1.1 微機電系統(tǒng)概述11-12
• 1.1.2 微流動系統(tǒng)的應(yīng)用12-14
• 1.2 氣體微流動研究14-16
• 1.2.1 稀薄氣體效應(yīng)14-16
• 1.2.2 影響氣體微流動的主要因素16
• 1.3 微流動研究方法及現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 微流動研究方法16-18
• 1.3.2 微流動研究的現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 第二章 微流動理論21-33
• 2.1 流體動力學(xué)基本方程21-23
• 2.2 滑移邊界條件23-25
• 2.3 泊肅葉流動理論25-29
• 2.4 庫愛特流動理論29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 壓力驅(qū)動流數(shù)值模擬研究33-46
• 3.1 模型的建立33-34
• 3.2 條件設(shè)定34-40
• 3.3 模擬結(jié)果40-44
• 3.4 結(jié)論44-46
• 第四章 剪切驅(qū)動流數(shù)值模擬研究46-57
• 4.1 模型的建立46
• 4.2 條件設(shè)定46-51
• 4.3 模擬結(jié)果51-56
• 4.4 結(jié)論56-57
• 第五章 結(jié)論與展望57-59
• 5.1 主要結(jié)論57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：703841