微通道内给定壁面热流的气体换热研究

本文利用实施给定热流边界条件的DSMC方法,对短通道内给定壁面热流边界条件下的气体换热情况进行了模拟.结果表明,壁面热流密度增大导致通道内压力分布非线性程度增加.随着热流密度的增大,截面速度分布趋于平缓,滑移速度增大.给定热流密度的通道壁面温度与气流截面平均温度的差值沿程增大,温度梯度沿程下降,气体稀薄性增大时,通道换热减弱.     

等壁温加热微通道内气体流动换热特性的直接蒙特卡罗模拟

用直接模拟蒙特卡罗方法对压力边界条件下气体在微通道内的流动换热特性进行了研究,给出了壁面与来流存在温差时的沿程速度分布特点,以及在可压缩性与换热条件综合作用下的温度分布特点。研究结果表明:微通道内气体可压缩性作用显著,温度分布由可压缩性和换热强度的相对强弱综合决定;壁面与来流存在温差时气体沿程速度分布型线在入口段内上凸;壁温高于来流温度时,气流速度与等温流动工况下的速度的相对大小与气体稀薄性有关。     

微尺度色谱通道截面形状优化

本文将基于体积平均方法的理论模型与拓扑优化工具结合,以减小弥散系数为优化目标对微尺度色谱通道的截面形状进行了优化。优化结果表明色谱通道截面形状优化可以明显削弱通道内弥散过程。优化得到的截面形状明显不同于常见的矩形截面,具体形状取决于流动阻力系数的数值,流动阻力系数越大,截面的宽高比越大。将优化截面用于微尺度色谱设计可以显著改善分离速度及分离精度。