【摘要】：熱膜式氣體質(zhì)量流量傳感器以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛地應(yīng)用于氣體測(cè)量領(lǐng)域,然而由于工作環(huán)境或過濾器性能等原因,流量傳感器內(nèi)氣體不可避免的含有微量亞微米顆粒物,這些顆粒物隨氣體在傳感器中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)在傳感器熱膜芯片上沉積,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的積累后形成灰塵堆,會(huì)影響熱膜芯片上發(fā)熱電阻和測(cè)溫電阻的熱傳遞,最終影響傳感器的測(cè)量精度。影響熱膜芯片上粒子沉積的因素很多:如芯片的安裝位置、磁場(chǎng)力、電場(chǎng)力、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和濕度等,本文主要研究溫度場(chǎng)對(duì)熱膜式流量傳感器內(nèi)顆粒物沉積的影響情況,分別用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法研究溫度場(chǎng)對(duì)傳感器內(nèi)顆粒物沉積的影響。首先建立熱膜式流量傳感器有限元模型,用標(biāo)準(zhǔn)k-ε流動(dòng)模型對(duì)熱膜式流量傳感器內(nèi)氣相流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行求解,得出傳感器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布結(jié)果;然后加入顆粒離散相,用拉格朗日粒子追蹤模型(DPM)追蹤固相顆粒物的運(yùn)動(dòng)軌跡和最終狀態(tài):被壁面捕捉或從出口逃逸,計(jì)算出溫度場(chǎng)影響時(shí)熱泳力、布朗力、曳力、虛擬質(zhì)量力和Saffman力單獨(dú)作用下不同進(jìn)口速度不同粒徑顆粒物在傳感器壁面和熱膜芯片上的沉積率,通過比較粒子沉積率變化情況研究溫度場(chǎng)對(duì)傳感器內(nèi)粒子沉積的影響作用;最終,得出溫度場(chǎng)影響時(shí)傳感器內(nèi)固相顆粒的運(yùn)動(dòng)沉積規(guī)律。為驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果,設(shè)計(jì)熱膜式流量傳感器放大模型和粉塵產(chǎn)生裝置,用熱傳導(dǎo)方式給熱膜芯片加熱,用體視顯微鏡觀察熱膜芯片上粒子沉積結(jié)果。用實(shí)驗(yàn)方法研究溫度場(chǎng)在不同傳感器進(jìn)口流量條件下對(duì)熱膜式流量傳感器熱膜芯片上粒子沉積的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果比較一致:在進(jìn)口流量較小的情況下,溫度場(chǎng)對(duì)熱膜式流量傳感器內(nèi)粒子沉積作用有影響。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH814;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704469