周期干扰T型微流道流体混合之模拟分析.ppt
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1、週期性干擾T型微流道流體混合之模擬分析,Numerical Study of Fluid Mixing in a T-type Micromixer Subject to Periodic Pressure Disturbances,邱煥釗1,2、陳志敏1 1國立中興大學 機械工程學系 2勤益科技大學機械工程學系 中國機械工程學會第二十六屆全國學術研討會 成功大學 台南 November 21&22, 2009,大綱,研究目的與方法 統御方程式 數值方法 模擬結果分析 結論,研究目的與方法,目的: 模擬微T型混合器加入週期性壓力干擾方式之三維動態流場現象與混合效果 方法: 利用CFD軟體Flu
2、ent 6.3作為數值模擬工具 分析T型混合器的動態濃度場與流場,分析假設,兩流體接觸後不會產生化學反應 兩種工作流體同為水,物理性質相同 不可壓縮流且具有固定黏度 Re100,為層流流動,統御方程式,連續方程式 continuity equation (1) 動量方程式 Navier-Stokes equations (2) 濃度分布的擴散-對流方程式 Ficks law (3),數值方法模型建立,模型建立: 由Gambit 2.3所建構而成 網格(Mesh)建立: 均勻網格 (Uniform Mesh) (Elements:Hex/Wedge,Type:Cooper) 網格數目:控制在10
3、萬左右,網格獨立性測試,以寬深比 AR=10(流道寬度:500m) 無壓力振盪 邊界條件: 入口流速Vin=0.028 m/s 出口壓力 Pout=0 流體性質: =1.03e-3 kg/ms D=1e-8 m2/s,不同網格數出口斷面中心線速度分佈,數值方法邊界條件,入口條件: 均勻的入口速度,左右入口設定流體A與流體B。 出口條件: 設定為大氣壓力,即錶壓力為0 邊界條件: 壁面設定為無滑動條件(no slip condition) 左右振盪流道之振盪壓力設定為 :,濃度場之邊界條件,左側流道入口與左側振盪流道之濃度0,右側入口流道與右側振盪流道之濃度為1 壁面為濃度通量為0(zero d
4、iffusive flux) 即 , 為壁面之單位法向量。,混合器流道結構示意圖,Pout=0,Vin=constant,邊界條件,AR=b/h,數值模擬步驟,使用軟體: Fluent 6.3 Gambit 2.3 Tecplot 360,模擬參數,流體性質:黏滯係數 =1.03e-3 kg/ms 擴散係數 D=1e-8 m2/s 幾何尺寸:出口長度:18.25mm 微流道斷面:2.510-2 mm2 流道寬深比AR(b/h):1.610 入口流速範圍:0.0280.084 m/s (Re=2.948.82) 干擾壓力振盪的相位差範圍:0 振盪頻率: 050Hz,量化混合程度-定義混合效率,出
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