Экспериментальное исследование микротечений жидкости и газа

• Автор: Анискин, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Микродатчики

1.1. Обзор литературы

1.2. Метод формирования микро- и нанотрубок

1.3. Миниатюрный датчик Пито на основе микротрубок

1.4. Изготовление трубчатого датчика термоанемометра

1.4.1. Би-металлические структуры

1.4.2. СаА.ч/1пСаА$ структуры

1.4.3. Кремниевые структуры

1.5. Изготовление чипов с распределенными массивами электропроводящих микротрубок

1.6. Характеристики трубчатых датчиков
1.6.1. Статические характеристики
1.6.2. Частотные характеристики
1.6.3. Температурные характеристики
1.7. Примеры использования трубчатых датчиков
1.7.1. Прототип трубчатого датчика термоанемометра
в дозвуковом потоке
1.7.2. Модельные поверхности в дозвуковом потоке
1.7.3. Измерения акустического излучения
1.7.4. Модельные поверхности в сверхзвуковом потоке
1.8. Выводы по гл.
Глава 2 Течение жидкости в микроканалах
2.1. Обзор литературы
2.2. Течение жидкости в трубах
2.2.1. Течение жидкости в прямых трубах
2.2.2. Течение жидкости в изогнутых трубах
2.2.3. Распределение давления жидкости в канале
2.2.4. Методы определения коэффициента гидравлического сопротивления
м икроканалов 5
2.3. Микроканалы
2.3.1. Технология изготовления и характеристики микроканалов
2.3.2. Стеклянные микроканалы

2.3.3. Полимерные микроканалы
2.3.4. Кремниевые микроканальные структуры с различными параметрами каналов
2.4. Экспериментальные стенды
2.5. Схемы экспериментов
2.6. Погрешности измерений
2.7. Результаты экспериментов
2.7.1. Расход жидкости через микроканалы
2.7.2. Распределение давления внутри микроканалов
2.7.3. Гидравлическое сопротивление микроканалов
2.7.4. Гидравлическое сопротивление входного участка микроканалов
2.7.5. Длина области развивающегося участка
2.8. Выводы по гл.
Глава 3. Дозвуковые микроструи
3.1. Обзор литературы
3.2. Исследование устойчивости дозвуковой двумерной микроструи
3.2.1. Методика проведения исследований
3.2.2. Результаты измерений
3.3. Выводы по гл.
Глава 4. Сверхзвуковые микроструи
4.1. Обзор литературы
4.2. Технология изготовления микросопел
4.3. Схема, методика, сложности и особенности проведения экспериментов
4.3.1. Сверхзвуковые микроструи
4.3.1.1. Определение относительной дальнобойности микроструй
4.3.1.2. Визуализация течения микроструй
4.3.2. Моделирование микроструй
4.4. Сверхзвуковые микроструи
4.4.1. Условия проведения экспериментов
4.4.2. Продольное распределение Ра'
4.4.3. Измерение Ра' при фиксированном расстоянии от среза сопла
4.4.4. Поперечное распределение Ра
4.4.5. Средний размер бочек
4.4.6. Относительная дальнобойность микроструй
4.4.7. Число Рейнольдса смены режима течения микроструй

4.4.8. Влияние шероховатости кромки сопла на дальнобойность микроструи
4.4.9. Развитие стационарных возмущений
4.5. Визуализация течения микроструй
4.6. Моделирование микроструй макроскопическими струями
4.6.1. Условия проведения экспериментов
4.6.2. Средний размер бочек модельных струй
4.6.3. Относительная дальнобойность модельных струй
4.6.4. Число Рейнольдса смены режима течения модельных струй
4.7. Расчет микроструй
4.7.1. Численное моделирование стационарного истечения микроструй
4.7.2. Результаты численного моделирования
4.7.2.1. Структура сверхзвуковой микроструи
4.7.2.2. Осевое распределение полного давления и числа Маха
4.7.2.3. Средний размер бочек струи
4.7.2.4. Сравнение относительной дальнобойности численно смоделированных микроструй с модельными и реальными микроструями
4.8. Влияние диаметра трубки Пито на измерения Ро'
4.9. Термоанемометрические измерения в микроструях
4.9.1. Измерения интегральных пульсаций на оси микроструи
4.9.2. Влияние влажности окружающего пространства на ламинарнотурбулентный переход в струе
4.10. Выводы по гл.
Заключение
Литература
Список основных публикаций по диссертационной работе

1.7. Примеры использования трубчатых датчиков
1.7.1. Прототип трубчатого датчика в дозвуковом потоке
Для того чтобы продемонстрировать преимущества трубчатого датчика, были проведены сравнения характеристик трубчатого и проволочного датчиков в реальных течениях газа.
Для проведения экспериментов использовался прототип трубчатого датчика термоанемометра. Он представлял собой клиновидно заточенный кусок арсенидиндиевой подложки. Заточка подложки проводилась вручную. Кусок подложки закреплялся на узкой металлической державке. К контактным дорожкам датчика (расположенным на подложке) были припаяны тонкие медные провода. Схема прототипа датчика представлена на рис. 1.29.
Эксперименты проводились в малой дозвуковой аэродинамической трубе Т-324М ИТПМ СО РАН на модели плоской пластины. Труба имела закрытую рабочую часть размером 200x200x400 мм. Скорость воздушного потока была выбрана 10 м/с.
В дозвуковом пограничном слое с развитой турбулентностью проводились сравнения спектров пульсаций электрического сигнала, регистрируемого датчиками. Сравнивались спектры, полученные в одной точке пограничного слоя в трех экспериментах с одинаковыми параметрами набегающего потока. В первом эксперименте использовался стандартный проволочный датчик и термоанемометр. Во втором эксперименте использовался только стандартный проволочный датчик, электрический мост и усилитель (без компенсации тепловой инерции датчика). В третьем эксперименте использовался прототип трубчатого датчика термоанемометра, электрический мост и усилитель (без компенсации тепловой инерции датчика).
Измеренные нормированные спектры пульсаций электрических сигналов приведены на рис. 1.20. Линией 1 показан спектр пульсаций скорости, полученный проволочным датчиком с термоанемометром. Линия 2 показывает спектр, полученный проволочным датчиком без термоанемометра. Линия 3 показывает спектр, полученный трубчатым датчиком.