微尺度空泡溃灭驱使微球运动的机理研究

摘要：

受限空泡的溃灭是气泡动力学的核心问题,研究表明毫米尺度的空泡溃灭可以拉动附近同尺度的悬浮颗粒运动.本文针对受限空泡溃灭在微尺度下的行为开展研究,通过气泡驱动的球形微马达实验,给出了微气泡溃灭形成射流从而显著推动马达前进的现象,但由于溃灭时间很短,MicroPIV系统不能给出足够的流动细节.进而采用基于流体体积的数值手段模拟了这一过程,获得了流场的时空分布,并通过积分估算了微球获得的冲量,给出了微球所能达到的速度.结果表明这一问题与尺度密切相关,微尺度下空泡溃灭足以推动微球显著运动,在气泡尺寸固定的情况下,微球半径越小,微球与气泡间距离越近,推动的效果越明显.冲量定理则定性地解释了宏观尺度与微尺度下存在差异的原因.这一特殊的微流动问题不但扩展了空化研究的尺度范围,揭示了微尺度下空泡与颗粒作用的特性,而且对提高微马达的驱动效率也具有重要意义.

关键词：空泡溃灭、微马达、流体体积、微流动

所属期刊栏目：66

分类号：O35;O42

资助基金：国家自然科学基金应急管理项目11447133;国家自然科学基金青年基金11602187;陕西省自然科学基础研究计划青年人才项目2016JQ1008;陕西省教育厅专项科研计划15JK1385;西部绿色建筑国家重点实验室培育基地自主科研项目资助的课题.Project supported by the National Natural Science Foundation of China for Emergency Management ProjectsGrant 11447133;the National Natural Science Foundation of China for YoungGrant 11602187;the Natural Science Foundation of Shaanxi Province for Youth Talent Project,ChinaGrant 2016JQ1008;Special Research Project of Shanxi Educational Committee,ChinaGrant 15JK1385;the Project from State Key Laboratory of Building Science and Technology in Western China

在线出版日期：2017-09-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：183-192