本文關(guān)鍵詞：近壁亞微米尺度速度測量　出處：《中國計(jì)量學(xué)院》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：芯片實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的研究領(lǐng)域之一,芯片實(shí)驗(yàn)室各種功能的實(shí)現(xiàn)離不開對(duì)微納尺度流動(dòng)內(nèi)在規(guī)律的深刻理解,其中流場速度測量是研究微納流動(dòng)的有效實(shí)驗(yàn)手段。隨著微流控向納流控方向發(fā)展,需要發(fā)展更高空間分辨率的速度測量技術(shù),全內(nèi)反射測速技術(shù)(TIRV)的引入使得這一目標(biāo)成為可能。目前,全內(nèi)反射測速技術(shù)的運(yùn)用尚存在一些問題,本文改進(jìn)了TIRV技術(shù),并以矩形截面微流道為例,實(shí)驗(yàn)測量了近壁亞微米尺度速度分布。首先,采用Micro-PIV實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),分層測量了矩形截面微流道遠(yuǎn)場速度分布,測量結(jié)果和N-S方程理論解一致,保證了相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的穩(wěn)定可靠,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。其次,針對(duì)全內(nèi)反射測速技術(shù)中基準(zhǔn)光強(qiáng)確定不準(zhǔn)的問題,基于近壁粒子濃度Boltzmann分布、隱失波衰減關(guān)系、粒子光強(qiáng)Lorentzian分布等理論假設(shè)并考慮粒徑分散性的影響,提出了一套確定基準(zhǔn)光強(qiáng)的方法。實(shí)驗(yàn)測量了近壁速度分布,實(shí)現(xiàn)了近壁700nm以內(nèi)區(qū)域的速度分層測量。其中300-700nm區(qū)域速度分布和N-S方程理論解吻合較好,相對(duì)誤差在10%以內(nèi);300nm以下的區(qū)域,速度測量結(jié)果比理論值偏大,這主要是由于粒徑分散性的影響。采用新的確定I0的方法與之前的方法比較,結(jié)果顯示該方法能顯著提高速度測量精度。最后,進(jìn)行了不同粒徑的示蹤粒子在不同濃度的Na Cl溶液中的速度測量實(shí)驗(yàn),分析了粒徑和鹽溶液濃度對(duì)速度測量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用小粒徑的示蹤粒子可以的測量更靠近壁面的速度分布,隨著鹽濃度的增大,示蹤粒子在近壁區(qū)濃度增大,速度測量結(jié)果更為可靠。另外,我們還分析了實(shí)驗(yàn)中的主要誤差來源。其中單個(gè)粒子垂向定位誤差主要來源于粒徑分散性。對(duì)于速度測量,由于采用了分層平均的方法,通過大量粒子平均可消除部分誤差。
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH824

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7 柯h餃，

本文編號(hào)：1313019