Измерение давления внутри микроканалов различной формы
Аннотация
В статье представлены экспериментальные результаты по определению коэффициента гидравлического сопротивления двух микроканалов круглого сечения: прямолинейного и криволинейного. Внутренний диаметр микроканалов составлял 68,9 и 70,3 мкм соответственно. Число Рейнольдса менялось в диапазоне от 320 до 3215. Измерения давления выполнялись одновременно в 16 точках для прямолинейного микроканала и 12 точках в случае криволинейного микроканала. Коэффициент гидравлического сопротивления для прямолинейного микроканала находится в хорошем согласовании с теоретическим значением для гладких круглых труб. Для криволинейного микроканала коэффициент гидравлического сопротивления криволинейной части оказался меньше справочного значения для плавно изогнутых труб. Число Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода в прямолинейном микроканале составляло 2300-2600. В криволинейном микроканале перехода зафиксировано не было. Определена длина области развивающегося течения и вычислены коэффициенты сопротивления входных участков.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке СО РАН (интеграционный проект СО РАН № 110)
Об авторах
В. М. Анискин
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Россия
Россия
Анискин Владимир Михайлович, к.ф.-м.н., ст. науч. сотр.,
Новосибирск.
К. В. Адаменко
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
Адаменко Ксения Владимировна, аспирант,
Новосибирск.
А. А. Маслов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Россия
Россия
Маслов Анатолий Александрович, д.ф.-м.н., профессор,
Новосибирск.
Список литературы
1. Weilin Q., Mala Gh. M., Dongqing L. Pressure-driven water flows in trapezoidal silicon microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2000, Vol. 43, No.3, 353-364.
2. Chen Y.T., Kang S.W., Tuh W.-C., Hsiao T.-H. Experimental Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer in Microchannels. Tamkang Journal of Science and Engineering, 2004, Vol. 7, No. 1, 11−16.
3. Hsieh S.-S., Lin Ch.-Y., Huang Ch.-F., Tsai H.-H. Liquid flow in a microchannel. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2004, Vol. 14, No. 4, 436-445.
4. Judy J., Maynes D., Webb B.W. Characterization of frictional pressure drop for liquid flows through microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, Vol. 45, No. 17, 3477–3489.
5. Li Z., He Y.-L., Tang G.-H., Tao W.-Q. Experimental and numerical studies of liquid flow and heat transfer in microtubes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2007, Vol. 50, No. 17-18, 3447–3460.
6. Mala Gh.M., Li D. Flow characteristics of water in microtubes. International Journal of Heat and Fluid Flow, 1999, Vol. 20, No.2, 142-148.
7. Celata G.P., Cumo M., McPhail S., Zummo G.Characterization of fluid dynamic behaviour and channel wall effects in microtube. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2006, Vol. 27, No. 1, 135–143.
8. Celata G.P., Morini G.L., Marconi V., McPhail S.J., Zummo G. Using viscous heating to determine the friction factor in microchannels – An experimental validation. Experimental Thermal and Fluid Science, 2006, Vol. 30, No. 8, 725–731.
9. Kandlikar S.G., Joshi S., Tian S.Effect of Surface Roughness on Heat Transfer and Fluid Flow Characteristics at Low Reynolds Numbers in Small Diameter Tubes. Heat Transfer Engineering, 2003, Vol. 24, No. 3, 4 – 16.
10. Kohl M.J., Abdel-Khalik S.I., Jeter S.M., Sadowski D.L. An experimental investigation of microchannel flow with internal pressure measurements. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2005, Vol. 48. No. 8, 1518–1533.
11. Costaschuk D., Elsnab J., Petersen S., Klewicki J.C., Ameel T. Axial static pressure measurements of water flow in a rectangular microchannel. Experiments in fluids, 2007, Vol. 43, No. 6, 907–916.
12. Dutkowski K. Experimental investigations of Poiseuille number laminar flow of water and air in minichannels. International Journal of Heat and Mass Transfer Volume, 2008, Vol. 51, No. 25-26, 5983-5990.
13. Baviere R., Ayela F. Micromachined strain gauges for the determination of liquid flow friction coefficients in microchannels. Measurement Science and Technology, 2004, 15, 377–383
14. Yang W., Zhang J., Cheng H. The study of flow characteristics of curved microchannel. Applied Thermal Engineering, 2005, Vol. 25, No. 13, 1894–1907.
15. Идельчик И.Е., Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Машиностроение, Москва, 1992, 672 с.
16. Aniskin V., Maslov A., Adamenko K., Internal pressure measurements in a straight and curved microchannel, Proceedings of the 2nd European Conference on Microfluidics - Microfluidics 2010 - Toulouse, December 8-10, 2010
17. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 576 стр.
18. Steinke M. E., Kandlikar S. G. Single-phase liquid friction factors in microchannels. International Journal of Thermal Sciences, 2006, Vol. 45, No. 4, 1073–1083.
Рецензия
Для цитирования:
Анискин В.М., Адаменко К.В., Маслов А.А. Измерение давления внутри микроканалов различной формы. Наносистемы: физика, химия, математика. 2012;3(2):37-46.
For citation:
Aniskin V., Adamenko K., Maslov A. Internal Pressure Measurements in Microchannels of Different Shapes. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2012;3(2):37-46. (In Russ.)
Просмотров:
9
Послать статью по эл. почте 