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微管流微扰数值分析与转轴粗糙度检测模型
1
作者
宋孟天
雷杰超
张建成
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2020年第6期1367-1377,共11页
微流控设备中的转轴及轴承被黏性流体包裹,在工作过程会因为沉积、磨损和腐蚀等原因变得粗糙。为了评估转轴表面粗糙度对流场的影响和检测表面粗糙度,采用边界微扰法对微管内斯托克斯流的Stokes方程进行小扰动二阶展开。粗糙轴的表面形...
微流控设备中的转轴及轴承被黏性流体包裹,在工作过程会因为沉积、磨损和腐蚀等原因变得粗糙。为了评估转轴表面粗糙度对流场的影响和检测表面粗糙度,采用边界微扰法对微管内斯托克斯流的Stokes方程进行小扰动二阶展开。粗糙轴的表面形貌以两个余弦函数的乘积表示,周向波数和轴向波数分别为n和α,扰动项ε定义为余弦函数振幅与轴的平均半径b之比。得到了库埃特流动中单位面积上轴受到的转矩M和泊肃叶流动中的总流率Q随n、α和ε的变化规律。计算结果表明,M和Q被ε二阶修正。同时通过基于有限元法的数值模拟,验证了解析解的准确性,并拓展了应用范围。基于此提出了转轴表面粗糙度的检测模型,可实现微流控设备表面粗糙度的不拆卸快速检测。
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关键词
微
流控设备
斯托克斯流
边界微扰法
解析解
有限元
法
粗糙度检测模型
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职称材料
题名
微管流微扰数值分析与转轴粗糙度检测模型
1
作者
宋孟天
雷杰超
张建成
机构
广西大学土木建筑工程学院
广西大学机械工程学院
出处
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2020年第6期1367-1377,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(11672077)。
文摘
微流控设备中的转轴及轴承被黏性流体包裹,在工作过程会因为沉积、磨损和腐蚀等原因变得粗糙。为了评估转轴表面粗糙度对流场的影响和检测表面粗糙度,采用边界微扰法对微管内斯托克斯流的Stokes方程进行小扰动二阶展开。粗糙轴的表面形貌以两个余弦函数的乘积表示,周向波数和轴向波数分别为n和α,扰动项ε定义为余弦函数振幅与轴的平均半径b之比。得到了库埃特流动中单位面积上轴受到的转矩M和泊肃叶流动中的总流率Q随n、α和ε的变化规律。计算结果表明,M和Q被ε二阶修正。同时通过基于有限元法的数值模拟,验证了解析解的准确性,并拓展了应用范围。基于此提出了转轴表面粗糙度的检测模型,可实现微流控设备表面粗糙度的不拆卸快速检测。
关键词
微
流控设备
斯托克斯流
边界微扰法
解析解
有限元
法
粗糙度检测模型
Keywords
microfluidic devices
Stokes flow
boundary perturbation method
analytical solution
finite element method
roughness detection model
分类号
O351.2 [理学—流体力学]
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作者
出处
发文年
被引量
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1
微管流微扰数值分析与转轴粗糙度检测模型
宋孟天
雷杰超
张建成
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2020
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