微通道清洗中微细颗粒受力及流动特性的数值模拟

摘要

微细颗粒在微通道基底表面上的受力一直是个复杂的问题,关于能够系统描述微细颗粒受力的黏结机理还不完善,认识和理解微细颗粒与基底表面之间的黏结力和作用机理对于有效的清除微通道中微细颗粒尤为重要.为揭示清洗微通道过程中的微细颗粒受力及流动特性,本文以超临界二氧化碳作为清洗介质,基于相对运动原理,利用数值模拟方法研究了单个球形颗粒在圆形微通道中的运动状况.研究发现:微细颗粒在微圆管内随超临界二氧化碳流动时,受到的升力在微通道截面横向位置分布具有规律性;随着颗粒直径的增大,其惯性聚集点向通道中心移动;随着流动雷诺数的增加,尺寸小的颗粒惯性聚集位置先增大后减小,尺寸大的颗粒惯性聚集位置变化不大;当超临界二氧化碳压力不断增大时,微细颗粒的惯性聚集位置先增大后减小.以上研究对清洗微通道中的微细颗粒具有重要的参考意义.