微尺度管道流动实验及其精度分析

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微流动研究在现代科技中起着越来越大的作用。本文对近十年来微流动实验研究文献进行了广泛调研,归纳了微管道流动实验研究内容和实验技术,对实验精度问题进行了专门的分析。本文通过微圆管和微方管压力流量实验,对影响实验精度的相关物理因素获得了比较真切的认识,并进行了深入分析。 本文的主要工作包括三个方面: 一、微管道流动实验技术和精度分析。通过对有关微管道流动实验的文献调研,发现由于实验条件和实验精度的不同,得到的实验结论也存在着明显的差异和矛盾。本论文对一些重要文献进行总结和分析,对不同实验的具体操作过程进行研究。通过总结实验技术,形成一套技术规程; 二、微圆管实验。微圆管道属于成熟的工业产品,其几何尺寸的精度比较容易确定,实验段加工方便。因此实验人员往往利用微圆管道实验结果作为其它截面管道微流动实验的参考。作者利用中国科学院力学研究所LNM实验室组建的微压流量实验台,用微圆管进行了流量实验,并与理论预测值进行比较。通过实验首次注意到毛细力在位移法纳升流量测量中的影响,给出了相应的理论修正。此研究有助于提高位移法的测量精度; 三、微方管实验。在实际应用芯片中,经常要利用微方管。但是,制作微米尺度的透明方管道,不仅技术复杂,程序繁多,且很难达到较高的制作精度。经过多次反复,作者基本掌握了微方管的制作技术,对自制的微方管道进行了截面观测、表面性能分析和流量实验。根据方管实验不确定度分析,采取减小实验误差的措施,使得实验结果达到了较高的精度。文中利用自制的微米管道测量了流量-压力关系,验证了所研究的情形中Navier-Stokes方程的适用性。
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