磁场对微通道内颗粒分选和传热的影响研究

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 微机电系统

1.1.2 微流控芯片

1.1.3 微尺度流体力学

1.2 国内外微分选器研究现状

1.2.1 微分选器的简介与分类

1.2.2 主动分选器

1.2.3 被动分选技术

1.3 纳米流体的传热研究现状

1.4 本文的研究意义与内容

第二章 基础理论

2.1 流体力学基本方程

2.2 微流体力学基础

2.2.1 微尺度下流体流动特性

2.2.2 微流体流动的数值模拟方法

2.2.3 数值计算方法与边界条件

2.3 颗粒在流场中的受力

2.3.1 磁泳力

2.3.2 粘性阻力

2.3.3 热泳力

2.3.4 其他力

2.4本章小结

第三章 负磁泳分选芯片的设计与数值模拟

3.1 负磁泳分选器设计

3.1.1 负磁泳原理

3.1.2 非磁性颗粒的受力

3.1.3 分选器结构

3.2 数值模型的建立

3.2.1 磁场模型

3.2.2 流场模型

3.2.3 颗粒场模型

3.3 数值计算方法

3.3.1 计算参数

3.3.2 边界条件与网格独立性验证

3.4 磁铁对颗粒聚集的影响

3.4.1 NNN与NSN对侧向偏移的影响

3.4.2 磁铁的位置对侧向偏移的影响

3.4.3 磁铁数量对侧向偏移的影响

3.4.4 磁场强度对分离效果的影响

3.5 流场对颗粒聚集的影响

3.5.1 入口流速对分离效果的影响

3.5.2 入口流速比对分离效果的影响

3.6 微通道结构对颗粒轨迹影响

3.7 实验验证与结果分析本章小结

3.7.1 MicroPIV系统搭建

3.7.2 分选芯片的制造与设计

3.7.3 实验过程

3.7.4 实验结果与分析

3.8本章小结

第四章 静磁场对通道内磁流体传热数值模拟

4.1微尺度传热

4.1.1微尺度传热基本特征

4.1.2典型微尺度传热物理效应

4.2磁场下磁流体传热数值模型

4.2.1控制方程

4.2.2纳米流体参数

4.2.3边界条件

4.3微通道几何模型与与独立性验证

4.3.1微通道几何模型

4.3.2网格独立性验证

4.4 基泰尔畴对传热的影响

4.4.1 有磁场无磁场对传热的影响

4.4.2 NNN与NSN对传热的影响

4.5 磁铁分布对传热的影响

4.5.1 双侧磁铁和单侧磁铁对传热的影响

4.5.2 双侧不同磁极分布对传热的影响

4.5.3 双侧对应分布与交错分布对传热的影响

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 未来展望

致谢

参考文献

附录