浙江科技学院毕业论文
Hs
b图1 障碍物的示意图
2.2 数学描述
基于物理模型，为求稳定的流体，起决定作用的主要等式包括连续性方程和动量
方程，参考文献[5，6，7，8]。分别表示为：
???u??x????v??y?0 (1)
?p?xdiv(?uU)?div(?gradu)?Su? （2） （3）
div(?vU)?div(?gradu)?Sv??p?ydiv(?wU)?div(?gradw)?Sw??p?z （4）
流体以给定的速度流入。速度分别为0.5mm/s、5mm/s、50mm/s三种速度情况下，分别对不同宽度，不同粗糙度对流体流动性能进行模拟。壁温设在恒温393K，液体温度设在恒温293K，出口处的压力为大气压，其边界条件表示如下:
x=0: T=293K, u=v=0, w 是常数 x=L: P*=0 wall: q=0
初始状态： u=v=w=0, T=293K 2.3 数值方法
该通道是利用网状工作台来进行模拟的。为了确保准确，划分网格时，对线划分
时Ratio为0.005微米，对面划分时Interval为0.001微米。划分的网格显示如图2所示，该网格可以进一步细化，并且速度压力分布状况不会产生任何变化。
Dh
图2.用于模拟的网格显示
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2.4 小结
本章论述了研究的基本原理，通过建造粗糙度结构模型进行说明；描述了起决定作用的主要等式包括连续性方程和动量方程；介绍了进行数值模拟的数值方法。
第三章 微通道中流动因素的分析
3.1 宽度为50微米的情况下粗糙度对流动的影响
如图3中a、b、c、d网格显示图所示，分别为粗糙度为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的
理想结构模型，即图1中H值分别为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米。
a.粗糙度为1.6微米时 b.粗糙度为3.2微米时
c.粗糙度为6.4微米时 d.粗糙度为12.5微米时
图3. 网格显示图
3.1.1 速度为0.5mm/s时粗糙度对流动的影响 图。
a. 粗糙度为1.6微米时
b. 粗糙度为3.2微米时
c. 粗糙度为6.4微米时
d. 粗糙度为12.5微米时 图4.压力等值线图
由图4中比较可知，随着粗糙度的升高，流体进入微通道后的同一位置的压力梯度是升高的，影响不明显，但是粗糙度12.5微米时，压力等值线比较弯曲，压力值变化较快。
如图4所示是粗糙度分别为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的压力等值线
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如图5所示，是粗糙度分别为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的速度等值线图。由图中比较可知，随首粗糙度的升高，微通道中心区域流体的速度较高速区域变小，中心附近区域速度有下降的趋势，且影响随着粗糙度的增加而越来越明显。
a. 粗糙度为1.6微米时 b. 粗糙度为3.2微米时
c. 粗糙度为6.4微米时 d. 粗糙度为12.5微米时
图5.速度等值线图
如图6所示，分别是粗糙度为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的速度矢量图。由图中比较可知，在此情况下，粗糙度越大，对速度矢量方向的影响越明显。粗糙度为1.6微米时，只有设定的障碍物处的速度矢量的方向有所改变，其他地方影响较小。随着粗糙度的增大，速度矢量的方向改变得越明显。粗糙度为12.5微米时，可明显看出速度在障碍物处变化较大。
a. 粗糙度为1.6微米时 b. 粗糙度为3.2微米时
c. 粗糙度为6.4微米时 d. 粗糙度为12.5微米时
图6. 速度矢量图
如图7所示，分别是粗糙度为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的压力迹线图。由图中对比可知，随着粗糙度的增大，对压力迹线的影响就越发明显，压力迹线的弯曲程度越来越明显。
a. 粗糙度为1.6微米时
b. 粗糙度为3.2微米时
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c. 粗糙度为6.4微米时
d. 粗糙度为12.5微米时 图7. 压力迹线图
如图8所示，分别是粗糙度为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的速度迹线图。由图中对比可知，随着粗糙度的增大，对速度迹线的影响与压力迹线的影响相似，是随着粗糙度的增大影响变大，弯曲程度越来越明显。
a. 粗糙度为1.6微米时 b. 粗糙度为3.2微米时
c. 粗糙度为6.4微米时 d. 粗糙度为12.5微米时
图8. 速度迹线图
3.1.2 速度为5mm/s时粗糙度对流动的影响
如图9所示，分别为粗糙度为1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米时的理想结构模型。
a. 粗糙度为1.6微米时
b. 粗糙度为3.2微米时
c. 粗糙度为6.4微米时
d. 粗糙度为12.5微米时 图9. 压力等值线图
由图9比较可知，随着粗糙度的升高，流体进入微通道后的同一位置的压力梯度先降低后升高，影响不明显，但是粗糙度为12.5微米时，压力值变化同样较快。
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