矩形管边界层内亚微米颗粒运动热泳规律的实验研究

摘要

建立带有玻璃窗的由"煮黑"工艺完成的矩形通道实验装置,对已有的颗粒动态分析(particle dynamicsanalyzer,PDA)测量技术进行了改进,并以此方法对矩形通道内的不均匀温度场中近壁区的亚微米颗粒的运动情况进行了测量。改进的PDA测量方式可更有效地了解近壁面颗粒运动状况。利用实验数据对在温度场中亚微米颗粒的受力情况和运动情况进行了分析。研究表明:亚微米颗粒在湍流温度场中运动,既有湍流和热泳的沉积效应,也存在较小颗粒的团聚效应。热泳力对较小粒子的作用强于较大粒子,但如果粒径太小,粒子在主流中的跟随性变强。热泳力对亚微米颗粒作用较强,湍流对较大颗粒作用较强。由于亚微米颗粒能够跟随气流运动,对沉积也带来不利的影响。当温度较高时,在边界层内,热泳力超过由于速度梯度造成的横向沙夫曼力,是使细颗粒发生热泳沉积的重要原因。布朗扩散可能对亚微米颗粒运动起到主导作用。