微管道流动中壁面粗糙度的影响机理

摘要

本文主要从理论分析和数值计算的角度研究粗糙度对微流体流动的影响机理，主要从以下几个方面进行研究： (1)关于粗糙壁面管流的流体充分发展的条件，提出沿轴向的横截面上速度周期性分布这样一个概念，从理论上证明压力一流量的线性关系不随雷诺数改变。 (2)建立用两个尺度描述的粗糙度模型，采用有限元的计算方法对不同粗糙度的计算模型进行计算，并得到不同粗糙度情况的计算结果。建立了一个简单的适于工程应用的公式估算Darcy阻力系数与粗糙度的变化关系。 (3)计算了入口段长度与雷诺数的关系，得到在不同雷诺数情况下，管流需要充分发展的最短的管道长度。 (4)应用在研究湍流中的雷诺应力的概念和方法于脉动流动的研究。 (5)对不同粗糙度的正弦粗糙度模型进行重点研究，寻找雷诺数、Strouhal数和脉动振幅等因素对脉动流动的影响。提出实验观察到的压力一流量随雷诺数增加偏离线性的关系的原因很可能是流量的微小脉动。

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第一章综述

第二章粗糙壁面对定常充分发展层流的影响

第三章入口段长度与雷诺数的关系

第四章关于粗糙壁面脉动流动的研究

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢