热感式微流量计内部流动和温度分布的数值模拟

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yybbxx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微机电系统指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。近几十年来,基于微机电系统制造出来的微流量计由于其体积小、可靠性高、功耗低等诸多优点得到了深度的研究,人们已经做了大量的工作来优化性能。流量计的期望是价格合理、性能可靠,具有很高的测量精度。到目前为止,各种类型的流量计已被开发出来,在航空领域、临床手术、建筑工业、汽车制造等多个领域都有相关的流量计得到使用,发挥着它们的功能。其中热感式微流量计凭借着它简单的结构和可靠的性能,在市场上的占有率已经较高。为了更好的了解热感式微流量计,本文对其内部流动和温度分布做了分析,也希望能通过数值仿真找到能进一步提高其灵敏度和拓宽量程的方法。本文第一章介绍了国内外关于微流量计的研究进展及其相关技术,随着人们的不断研究,微流量计的灵敏度不断提高,响应进一步的加快,量程也在不断拓宽,应用的领域也在逐步扩张。第二章分析了连续性假设对于微通道流体的适用性,介绍了流体的三大守恒方程及其它相关方程,简单介绍了量热式微流量传感器的工作原理和电路原理。第三章为设计几何模型,利用软件依次进行建模、网格划分、求解设定、仿真模拟。本文根据各种条件的不同,进行了大量的数值模拟,最后使用后处理模块进行数据结果分析,从中得出一些结论。通过数值仿真,本文研究了入口边界条件为0~165 SCCM(standard-state cubic centimeter minute每分钟标准状况下的毫升数)下流体通道内部的情况。第四章为数据结果分析,发现在0~2 SCCM的流速范围内,热扩散的作用对其的影响是最大的。进一步增大流速后,通道骤扩处会出现一个越来越大的脱流涡,它会造成局部换热的降低,导致温差对流速的线性响应遭到破坏,使之成为一个非线性的响应。当流速超过75 SCCM时,粘性耗散开始出现,并逐渐对响应造成影响。第五章旨在寻找更好的仿真数据来提高微流量计的性能,通过改变模型的设计进行了一系列的尝试。首先为了验证热源温度的设置是否合适,对不同的热源的温度进行了仿真分析。其次是将原模型中的单桥改为双桥,发现大流量下热子和探子会随着流体的快速流动而产生振动,而双桥的结构其稳定性明显高于单桥。接着是改变热子和探子间的距离,推测随着热探子间的距离的缩小,微流量计的量程会缩小,当热探子间的距离小于某一数值时,流量计就会失去作用。最后是在上游探子前添加障碍物,发现在这种情况下,在0~75 SCCM范围内的上游温度高于无障碍物时的模型。最后,对本文的研究内容进行了简单的总结,分析了本文在研究过程中可能会存在的一些问题,对微流量传感器接下来的发展进行了一定的展望。
其他文献
磁共振成像是一种无电离辐射的非侵入式医学成像方法,现在已经广泛应用于临床辅助诊断中。但在实际应用中,由于磁共振成像速度较慢、易于产生运动伪影等缺点,使得该技术的应用受到一定的限制。并行磁共振成像方法采用了多个接收线圈同时采集磁共振信号,加快了磁共振成像速度,但是在欠采样情况下,获得的图像会出现混叠伪影。通过并行磁共振重建算法,可以利用空间灵敏度信息计算出缺失的相位编码信息进行图像重建,但是当加速因
2019年末,新冠肺炎疫情在全球范围爆发,成为大流行传染病,每天都有大量新增确诊患者涌入医院,导致医疗资源以及医护人员极度缺乏。为了合理分配医疗资源和医护人员,将新冠患者准确地区分为轻度患者和重度患者显得非常有意义。而目前相关的研究大多都基于单CT图像,凭借着单CT图像的信息进行新冠肺炎的分级。这会导致模型的普适性不高,对输入的CT图像有很高的要求,一旦所输入的CT图像不具有很强的病情代表性,就有
蜂窝芯超声切削加工工艺因其绿色环保等优点,逐渐在航天航空制造领域得到广泛运用。超声匕首刀作为该特种加工工艺中的核心部件,需要兼顾传统匕首类刀具以及超声纵振模态双重特性要求,刀具刃形主要呈现出多刃面、薄片、长悬臂等几何形状特点,进而导致此类刀具弯曲刚度偏小,在刃磨时极易产生变形误差,降低超声匕首刀的刃面成形精度,从而影响此类刀具的超声切削加工性能。本文以超声匕首刀为对象,开展刃磨变形预测和刃磨变形的
学位
目前阵列天线被广泛应用于通信系统中,随着通讯信息交流越发密切,其通信系统对系统最前端的天线提出了更高要求,超宽带阵列天线有其独特优势得到广泛关注,性能好的超宽带阵列不仅要具有宽带辐射结构,还要有良好的超宽带馈电电路进行匹配,所以在天线设计过程中,除了天线本身特殊的宽带辐射层结构外,具有超宽带匹配效应的馈电结构十分重要,其主要作用是实现馈电同轴线不平衡端到平衡辐射体之间的转换及阻抗匹配,进而完成宽频
基于虚拟现实的装配仿真技术是一项极具应用价值的技术,在智能制造的时代大背景下,传统办公座椅企业亟待转型升级,虚拟现实技术和办公座椅大规模定制的结合有着天然的优势,能使得客户在沉浸式的虚拟环境中配置满意的办公座椅,实现VR购物。本文针对办公座椅的模块化设计以及虚拟现实中的人机交互和虚拟装配进行了研究,相关的研究成果对现有的办公座椅设计及其虚拟装配有着较好的理论指导和实用价值。本文的主要研究成果及工作
在传统的办公座椅制造中,大多数企业还是依靠人力进行工业生产,生产线自动化程度不高,订单多时,工人的劳动强度大,无法保质保量。为此,本文对办公座椅零件的喷涂质量监控进行研究,通过对喷漆后的办公座椅零件进行图像采集与处理,对生产线进行合理的优化,提高自动化程度,提升生产效率。本文以永艺家具股份有限公司办公座椅生产线为背景,以办公座椅五星脚为研究对象,研究了基于机器视觉的办公座椅零件的喷涂质量在线监控系
软体机器人的发展与仿生学密切相关,研究人员从各种动物身上获得灵感并研制仿生软体机器人,而软关节是软体机器人模块化结构的基本组成部分。目前,全软关节的研究还处于初步阶段,普遍具有结构复杂,转动范围小,驱动力输出不足等方面的缺陷。本文以蜘蛛腿的液压关节为设计灵感,初步探索纤维约束式气动柔性关节驱动器及其动态特性。主要工作包括:(1)基于蜘蛛腿关节膜的波纹状折叠结构和驱动原理,设计了一种新型的柔性关节驱
在工业4.0时代的推动下,企业数字化程度不断提升,引发了工业数据的爆炸式增长,制造业进入了大数据的时代,挖掘工业数据背后的价值成为一个新的课题。但是由于工业数据量大、数据结构复杂、存储介质多样化,从这些数据当中挖掘出具有价值的信息也是一个难题。本文结合办公座椅生产线特点,搭建了办公座椅生产线数据平台,管理办公座椅生产线数据,进而提出了一种改进的遗传算法对办公座椅生产节拍匹配度进行优化,并采用模拟退
学位