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研究生:劉康華
研究生(外文):Kang-Hua Liu
論文名稱:流體在喉口管內流動模擬
論文名稱(外文):Modeling of flow in reduced channel
指導教授:莊祖煌莊祖煌引用關係
口試委員:林維芳王大銘鄭國忠
口試委員(外文):Wei-Fang LinDa-Ming Wang,
口試日期:2007-06-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:微機電系統CFDVOF-model表面張力
外文關鍵詞:MEMSCFDVOF-modelsurface-tension
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本文探討喉口型毛細管中液體流動現象之模擬,研究工具利用ESI-CFD套裝軟體,研究中利用四種不相同之流體(水、甲醇、丙酮、環己烷),尋找液體之密度、黏度、表面張力、與接觸角,作為參數,設定帶入模擬器中,在第一階段的研究中發現,可以有效的利用ESI-CFD模擬出四種不同的流體在毛細管中的流動行為與現象。在第二階段內,利用調整參數的方法,研究表面張力與黏度對於毛細現象的影響。結果結果指出,水的最大速度為 0.317 m/s ,若單獨把表面張力放大後,可以有效的提升毛細管中液體流動的速度,最快速度可以提升到1.120 m/s ,若將表面張力縮小,則最大速度將會減少到 0.072 m/s ,研究結果指出,表面張力對於毛細現象,是一重要參考因素。變更另一參數,黏度,將黏度放大後發現,最大速度只有 0.178 m/s ,當黏度縮小時,發現最大速度會變快到 0.385 m/s ,雖然黏度縮小,對於最大速不並沒有太多的幫助,但是在流體流動的過程與行為上,黏度依舊是重要的影響參數。在加速度的變化中,也發現到,在最小管徑處,會產生加速度,說明了,在結構上面的變化,會嚴重的影響流體的行為表現。
We have studied the liquid flow phenomenon into the threat channel using theoretical computer simulation and actual experimental look four different liquids : water , methanol , acetone , cyclohexane were investigated with report to their density , viscosity , surface tension and contact angle . At part 1 : we find out that ESI-CFD software to be simulated by this four fluids have nice result . At part 2 : according to this report change parameters of viscosity and surface tension of fluid flow in the capillary .Water of maximum velocity is 0.317 m/s in the channel . Now we change the surface tension in increase . We can effective to increase the fluid velocity in this channel . The fluid of velocity can be increased to 1.120 m/s. The other way of this surface tension be weak , the maximum of velocity be reduced to 0.072 m/s .The parameter of surface tension is important in capillarity . When we to change the another parameter of viscosity . We can be result the velocity of change in this channel . when the viscosity be strong ,the velocity be reduced to 0.178 m/s . When the viscosity be weak the velocity would be increased to 0.385 m/s . This viscosity is important parameter even though it affects the maximum velocity be weak . Final we can see the acceleration of change in the channel . When the fluid through the minimum radius , the acceleration be a negative quantity . Result the structure of change affects the fluid flow phenomenon into the channel .
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧 3
第三章 理論模式與數值方法 11
3.1 理論模式 11
3.2 數值方法 13
3.3 VOF-MODEL (VOLUME OF FLUID) 26
3.4 無因次群 33
第四章 實驗設備 35
第五章 結果與討論 42
5.1 實驗結果 42
5.2 綜合討論 46
第六章 結論 48
附錄 49
參考文獻 69


圖目錄

圖1. 網格密度之比較曲線圖 14
圖2. 結構網格之示意圖 15
圖3. 非結構網格之示意圖 16
圖4. 單一網格理論計算知識意圖 17
圖5. 理論模擬計算之計算流程 25
圖6. VOF-model 示意圖 26
圖7. VOF-model 理論圖形 27
圖8. 實驗圖形示意圖 35
圖9. 模擬圖形 36
圖10. 模擬與實驗的比較 36
圖11. 接觸角計 37
圖12. 喉口處積分面積示意圖 40
圖13. 液面移動距離(Z)與時間之關係(water,實驗值) 49
圖14. 液面移動距離(Z)與時間之關係(methanol,實驗值) 49
圖15. 液面移動距離(Z)與時間之關係(acetone,實驗值) 50
圖16. 液面移動距離(Z)與時間之關係(cyclohexane,實驗值) 50
圖17. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(water,實驗值) 51
圖18. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(methanol,實驗值) 51
圖19. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(acetone,實驗值) 52
圖20. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(cyclohexane,實驗值) 52
圖21. 模擬液面移動距離(Z)與時間之關係 53
圖22. 模擬液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖 53
圖23. 平均速度對黏度之關係圖(methanol、water、cyclohexane、acetone) 54
圖24. 平均速度對表面張力之關係圖(methanol、water、cyclohexane、acetone) 55
圖25. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(water,模擬,實驗) 56
圖26. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(acetone,模擬,實驗) 56
圖27. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(methanol,模擬,實驗) 57
圖28. 液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(cyclohexane,模擬,實驗) 57
圖29. 體積流率(Q)在毛細管位置關係圖(methanol、water、cyclohexane、acetone) 58
圖30. 加速度(a)在毛細管位置關係圖(methanol、water、cyclohexane、acetone) 58
圖31. 模擬液面移動距離(Z)與時間之關係(water、S10、S01、V10、V01) 59
圖32. 模擬液面移動速度(V)在毛細管位置關係圖(water、S10、S01、V10、V01) 59
圖33. 平均速度與黏度作圖(water、S10、S01、V10、V01) 60
圖34. 平均速度與表面張力作圖(water、S10、S01、V10、V01) 61
圖35. 模擬液面Ca number在毛細管位置關係圖(water、S10、S01、V10、V01) 62
圖36. 體積流率(Q)在毛細管位置關係圖(water、S10、S01、V10、V01) 62
圖37. 加速度(a)在毛細管位置關係圖(water、S10、S01、V10、V01) 63
圖38. 液面到達C點壓力分佈圖(water) 64
圖39. 液面到達C點壓力分佈圖(acetone) 64
圖40. 液面到達C點壓力分佈圖(methanol) 64
圖41. 液面到達C點壓力分佈圖(cyclohexane) 65
圖42. 液面到達C點壓力分佈圖(V10) 65
圖43. 液面到達C點壓力分佈圖(V01) 65
圖44. 液面到達C點壓力分佈圖(S10) 66
圖45. 液面到達C點壓力分佈圖(S01) 66
參考文獻

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