微機(jī)電系統(tǒng)中的微混合器的研究

浙江科技學(xué)院畢業(yè)論文PAGEPAGE36微機(jī)電系統(tǒng)中的微混合器的研究摘要：本論文提出對(duì)長(zhǎng)度為1000,寬度為50、100、150、200四種情況，表面粗糙度為1.6、3.2、6.4、12.5四種情況，不同速度（0.5、5、50）對(duì)流動(dòng)的影響，對(duì)速度分布/壓力分布進(jìn)行分析，總結(jié)出粗糙度對(duì)其的影響。本文對(duì)速度驅(qū)動(dòng)流下微通道的不同組分別進(jìn)行了數(shù)值模擬[1-7]。結(jié)果表明，當(dāng)入口速度一定時(shí)，隨著寬度的增加，粗糙度對(duì)速度、壓力的影響就越不明顯；當(dāng)寬度一定時(shí)，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度、壓力的影響也會(huì)變大；當(dāng)粗糙度一定時(shí)，隨著寬度增大，速度、壓力的變化就越不明顯。關(guān)鍵詞：微混合器微通道粗糙度影響數(shù)字模擬Abstract:Thispaperanalyzedtheimpactontheflowby4factorsinthedifferentsituationsasfollow:length(100),width(50,100,150,200),coarsenessofthesurface(1.6,3.2,6.4,12.5),andthespeed(0.5mm/s,5mm/s,50mm/s);analyzedthespeed/pressuredistributionandsummarizedtheimpactofcoarsenessonit.Thepapermadeanumericalsimulationforthedifferentgroupsofmicro-channelsinthewayofflowdrived-by-speed[1-7].Itwasnotsignificantoftheimpactonthepressureandvelocityofthefluidwiththewidthincreasesfortheroughnessofspeedasthevelocityoftheinletdoesn’tchange.Asacertainwidth,theimpactonthepressurewillbecomelargerwiththeincreasingroughnessofspeed;Asacertainroughness,theimpactonthepressureandvelocitychangeslesswiththeincreasedwidth.Keywords：micro-mixer;micro-channel;roughnesseffect;numericalsimulation第一章緒論1.1研究的動(dòng)機(jī)與目的 （1）熟悉微混合器的基本原理，參考文獻(xiàn)[1]，運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)對(duì)其微通道中流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬；（2）熟悉運(yùn)用Gambit軟件以及Fluent軟件，參考文獻(xiàn)[2]；（3）通過(guò)對(duì)其運(yùn)動(dòng)性能的數(shù)值模擬，類(lèi)似于文獻(xiàn)[3，4]，找出粗糙度的大小對(duì)不同寬度及不同速度驅(qū)動(dòng)情況下的微通道中流體運(yùn)動(dòng)的速度、壓力分布的影響。1.2研究背景微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在研究領(lǐng)域已經(jīng)有很長(zhǎng)歷史了，但一直沒(méi)有真正進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。而現(xiàn)在將硅芯片和微機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的光學(xué)元件為MEMS帶來(lái)新的商業(yè)機(jī)會(huì)。MEMS熱了起來(lái)，各種新起步的MEMS公司開(kāi)始吸引大量的風(fēng)險(xiǎn)資金。一些在此領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年的公司宣稱(chēng)自己開(kāi)始得到回報(bào)，甚至已經(jīng)贏利。但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為MEMS元件僅僅是剛開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱?，?duì)許多半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)，MEMS業(yè)務(wù)最終能否取得成功的關(guān)鍵在于他們?nèi)绾纬浞掷迷贗C方面獲得的設(shè)計(jì)、制造和市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)正逐漸進(jìn)入消費(fèi)品、工業(yè)、醫(yī)藥、汽車(chē)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)。而且，我們不能忽視它們?cè)趦x器、軍事和科研行業(yè)的穩(wěn)步進(jìn)展。顯而易見(jiàn)，微機(jī)電系統(tǒng)的繁榮時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。微米到毫米級(jí)的微混合器是一種利用現(xiàn)代微制造技術(shù)在硅晶片或薄塑料片上制作成百上千個(gè)微通道或者微噴嘴，使流體分成數(shù)千股細(xì)微流束并迅速混合的微型流體混合機(jī)械。它可以在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同流體的混合。這些微混合器一般來(lái)說(shuō)都是平面結(jié)構(gòu)。微混合技術(shù)廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成、乳狀液制備以及生化分析檢測(cè)等。隨著微通道內(nèi)單元操作與化學(xué)研究的深入，可以預(yù)見(jiàn)，微混合技術(shù)必將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。微混合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)流體的均勻、快速混合，具有常規(guī)混合設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因而在化學(xué)合成、乳狀液制備、高能量篩選以及生化領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。在微混合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，特別是微通道和微噴嘴設(shè)計(jì)的多樣性，會(huì)有各種不同結(jié)構(gòu)、不同混合機(jī)理、不同應(yīng)用領(lǐng)域的微混合器出現(xiàn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，參考文獻(xiàn)[11，13]。1.3研究方法與系統(tǒng)描述傳統(tǒng)混合過(guò)程依賴(lài)于層流混合和湍流混合。微化工系統(tǒng)中，由于通道特征尺度在微米級(jí)，Reynolds數(shù)遠(yuǎn)小于2000，流動(dòng)多呈層流，因此微流體混合過(guò)程主要基于層流混合機(jī)制，其基本混合機(jī)理如下：1）層流剪切在微混合器內(nèi)引入二次流，使流動(dòng)截面上不同流線(xiàn)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起液體微元變形、拉伸繼而折疊，增大待混合流體間的界面面積、減少流層厚度。2）延伸流動(dòng)由于流動(dòng)通道幾何開(kāi)頭的改變或老帥上于流動(dòng)被加速，產(chǎn)生延伸效應(yīng)，使得流層厚度進(jìn)一步減小，改進(jìn)混合質(zhì)量。3）分布混合在微混合器內(nèi)集成靜態(tài)混合元件，通過(guò)流體的分割—重排—再結(jié)合效應(yīng)，減小流層厚度，并增大流體間的界面。4）分子擴(kuò)散分子水平均勻混合的必經(jīng)之路。在常規(guī)尺度混合器中，只有當(dāng)剪切、延伸和分布混合使流層厚度降至足夠低的水平時(shí)，分子水平的混合才有意義。而在微混合器中，由于微通道當(dāng)量直徑可低到幾個(gè)微米，依據(jù)Fick定律得知，當(dāng)待混合流體處于同一微通道內(nèi)時(shí)，分子擴(kuò)散路徑大大縮短，因此僅依靠分子擴(kuò)散就可在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻混合。FLUENT是目前國(guó)際上比較流行的商用CFD軟件包，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為60%。舉凡跟流體，熱傳遞及化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)均可使用。它具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理功能，在航空航天、汽車(chē)設(shè)計(jì)、石油天然氣、渦輪機(jī)設(shè)計(jì)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。此次研究設(shè)計(jì)采用FLUENT軟件建模。對(duì)物質(zhì)在混合器中的擴(kuò)散和混合進(jìn)行數(shù)值模擬，建立數(shù)學(xué)模型。通過(guò)所建數(shù)學(xué)模型中對(duì)控制域內(nèi)的任一單元進(jìn)行離散得到一系列方程組，從而可以求得速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和濃度場(chǎng)。然后對(duì)微混合器的流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。1.4論文內(nèi)容概述 主要有四部分：（1）微機(jī)電系統(tǒng)的概念；（2）微流控系統(tǒng)的分類(lèi)、研究狀況；（3）微混合器的分類(lèi)；（4）微混合器的設(shè)計(jì)數(shù)值模擬。1.4微機(jī)電系統(tǒng)（MicroElectro-Me-chanicalSystems，MEMS）是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。MEMS的特點(diǎn)有：（1）微型化；（2）以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良；（3）批量生產(chǎn)；（4）集成化；（5）多學(xué)科交叉。MEMS發(fā)展的目標(biāo)在于，通過(guò)微型化、集成化來(lái)探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開(kāi)辟一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。MEMS可以完成大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)，也可嵌入大尺寸系統(tǒng)中，把自動(dòng)化、智能化和可靠性水平提高到一個(gè)新的水平。二十一世紀(jì)MEMS逐步從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没?，?duì)工農(nóng)業(yè)、信息、環(huán)境、生物工程、醫(yī)療、空間技術(shù)、國(guó)防和科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。1.4研究所目前主要從事微型全分析系統(tǒng)中發(fā)展最迅速的核心部分——微流控芯片分析系統(tǒng)的研究.主要包括:微流控芯片設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的研究,微流控系統(tǒng)中微流體力學(xué)和微反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究,微流控系統(tǒng)中進(jìn)樣和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究,微流控系統(tǒng)中生物樣品高效高分辨分離的研究,微流控檢測(cè)系統(tǒng)的研究和微化學(xué)傳感器的研究等，參考文獻(xiàn)[13]。目前，微流體驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)種類(lèi)很多，采用的原理和形式不盡相同。如按原理來(lái)分，可分為壓力驅(qū)動(dòng)、電水力驅(qū)動(dòng)、電滲驅(qū)動(dòng)、熱驅(qū)動(dòng)、表面張力驅(qū)動(dòng)、離心力驅(qū)動(dòng)等；根據(jù)其有無(wú)可動(dòng)部件可分為有閥微泵和無(wú)閥型微泵的驅(qū)動(dòng)和控制；中每一種驅(qū)動(dòng)和控制方式又有各種不同的操作形式。有閥型微泵往往基于機(jī)械驅(qū)動(dòng)，原理簡(jiǎn)單，制造工藝成熟，易于控制，是目前應(yīng)用的主流；無(wú)閥型微泵則常常利用液體在微尺度下的特性，原理比較新穎，更適于微型化，具有更大的發(fā)展前景。1.4目前，國(guó)際上已有的不同類(lèi)型微流體混合器可分為主動(dòng)混合器與被動(dòng)混合器兩類(lèi)。主動(dòng)式微混合器(activemicro-mixer)借助磁力，電場(chǎng)力，聲場(chǎng)等外力破壞流動(dòng)的層流狀態(tài)，其目的都是為了在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)微尺度下低Reynolds數(shù)流體的快速均勻混合。被動(dòng)式微混合器(passivemicro-mixer)，同于微流器件的尺寸很小，Reynolds數(shù)非常小，流體處于層流狀態(tài)，流體間的混合基本上依賴(lài)于擴(kuò)散，單純地利用幾何形狀或是流體特性來(lái)產(chǎn)生混合效果，除驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)的力(如壓力、電滲驅(qū)動(dòng)等)外,混合不借助于外力進(jìn)行,混合器中不含任何可移動(dòng)部件，所以混合效果不甚理想。分類(lèi)如下圖所示：微流體系統(tǒng)包括微量流體的傳感、輸送、檢測(cè)和控制,是MEMS的一個(gè)重要分支.微型混合器是實(shí)現(xiàn)不同試劑或試樣分子級(jí)混合的微流控器件系統(tǒng),混合處理的目的是降低非均勻性.微型混合器根據(jù)其工作原理的不同,可分為靜態(tài)混合器和動(dòng)態(tài)混合器.1.4.4運(yùn)用Gambit軟件進(jìn)行建模，完成微通道模型；利用Fluent軟件對(duì)所建模型進(jìn)行數(shù)值模擬。1.5小結(jié)本章寫(xiě)了該畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的動(dòng)機(jī)和目的、研究背景、研究方法和系統(tǒng)描述以及論文內(nèi)容概述。第二章微通道中流動(dòng)性能的物理與數(shù)學(xué)描述2.1基本原理 如圖1所示為本文矩形微通道的結(jié)構(gòu)模型。微通道長(zhǎng)度L為和直徑寬度分別為、、、，該通道有方形截面為、、、。要分析不同粗糙度對(duì)水流的速度以及壓力的影響，而建立模型時(shí)，隨機(jī)的粗糙中對(duì)水流的數(shù)值模擬是非常困難的。因此，這里的粗糙度模型是作為常阻塞類(lèi)的，假設(shè)的一種理想的粗糙度模型，障礙物分布在通道墻壁（上下左右都有）。墻壁上的障礙物如圖1所示，垂直于水流方向。雖然，這個(gè)假設(shè)的理想的粗糙度模型與實(shí)際粗糙面完全不一樣，但是它可以被看作是十分接近實(shí)際粗糙面。b是障礙物底部寬度為100微米，H是阻塞高度從1.6微米到12.5微米，寬高度比為b/H。粗糙度間隔s為100微米。相對(duì)粗糙度高度h定義為,它從1.6微米到12.5微米。流動(dòng)的液體為水，流動(dòng)性能假定為穩(wěn)定的，三維可壓縮。流進(jìn)的速度是給定的，流出時(shí)的氣壓為大氣壓，出口的溫度為室溫，墻壁的溫度為393K，水的溫度為293K，假設(shè)墻是等溫的。根據(jù)不同的寬度對(duì)速度、壓力影響以及不同粗糙度對(duì)速度、壓力的影響進(jìn)行分析。此處參考文獻(xiàn)[6，12]圖1障礙物的示意圖2.2數(shù)學(xué)描述 基于物理模型，為求穩(wěn)定的流體，起決定作用的主要等式包括連續(xù)性方程和動(dòng)量方程，參考文獻(xiàn)[5，6，7，8]。分別表示為：(1)（2）（3）（4）流體以給定的速度流入。速度分別為0.5mm/s、5mm/s、50mm/s三種速度情況下，分別對(duì)不同寬度，不同粗糙度對(duì)流體流動(dòng)性能進(jìn)行模擬。壁溫設(shè)在恒溫393K，液體溫度設(shè)在恒溫293K，出口處的壓力為大氣壓，其邊界條件表示如下:x=0:T=293K,u=v=0,w是常數(shù)x=L:=0wall:q=0初始狀態(tài)：u=v=w=0,T=293K2.3數(shù)值方法該通道是利用網(wǎng)狀工作臺(tái)來(lái)進(jìn)行模擬的。為了確保準(zhǔn)確，劃分網(wǎng)格時(shí)，對(duì)線(xiàn)劃分時(shí)Ratio為0.005微米，對(duì)面劃分時(shí)Interval為0.001微米。劃分的網(wǎng)格顯示如圖2所示，該網(wǎng)格可以進(jìn)一步細(xì)化，并且速度壓力分布狀況不會(huì)產(chǎn)生任何變化。圖2.用于模擬的網(wǎng)格顯示2.4小結(jié)本章論述了研究的基本原理，通過(guò)建造粗糙度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行說(shuō)明；描述了起決定作用的主要等式包括連續(xù)性方程和動(dòng)量方程；介紹了進(jìn)行數(shù)值模擬的數(shù)值方法。第三章微通道中流動(dòng)因素的分析3.1寬度為50微米的情況下粗糙度對(duì)流動(dòng)的影響 如圖3中a、b、c、d網(wǎng)格顯示圖所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型，即圖1中H值分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖3.網(wǎng)格顯示圖3.1.1速度為0.5mm/s時(shí) 如圖4所示是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力等值線(xiàn)圖。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖4.壓力等值線(xiàn)圖由圖4中比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度是升高的，影響不明顯，但是粗糙度12.5微米時(shí)，壓力等值線(xiàn)比較彎曲，壓力值變化較快。如圖5所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨首粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且影響隨著粗糙度的增加而越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖5.速度等值線(xiàn)圖如圖6所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。由圖中比較可知，在此情況下，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。粗糙度為1.6微米時(shí)，只有設(shè)定的障礙物處的速度矢量的方向有所改變，其他地方影響較小。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出速度在障礙物處變化較大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖6.速度矢量圖如圖7所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯，壓力跡線(xiàn)的彎曲程度越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖7.壓力跡線(xiàn)圖如圖8所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，彎曲程度越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖8.速度跡線(xiàn)圖3.1.2速度為5mm/s 如圖9所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖9.壓力等值線(xiàn)圖由圖9比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低后升高，影響不明顯，但是粗糙度為12.5微米時(shí)，壓力值變化同樣較快。如圖10所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且影響越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖10.速度等值線(xiàn)圖如圖11所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。粗糙度為1.6微米時(shí)，只有設(shè)定的障礙物處的速度矢量的方向有所改變，其他地方影響較小。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯，且速度變小的趨勢(shì)也很明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出速度在障礙物處變化較大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為3.2微米時(shí)d.粗糙度為3.2微米時(shí)圖11.速度矢量圖如圖12所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯，壓力跡線(xiàn)彎曲程度越來(lái)越大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖12.壓力跡線(xiàn)圖如圖13所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)，速度跡線(xiàn)彎曲程度越來(lái)越大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖13.速度跡線(xiàn)圖3.1.3速度為50mm/s 如圖14所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖14.壓力等值線(xiàn)圖由圖14中四個(gè)分圖比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低后升高，但是影響同樣并不明顯。如圖15所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且影響越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖15.速度等值線(xiàn)圖如圖16所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯，且速度大小變化也很明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出速度在障礙物處變化較大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為3.2微米時(shí)d.粗糙度為3.2微米時(shí)圖16.速度矢量圖如圖17所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯，跡線(xiàn)越來(lái)越稀疏，越來(lái)越彎曲。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖17.壓力跡線(xiàn)圖如圖18所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖18.速度跡線(xiàn)圖3.2寬度為100微米的情況下粗糙度對(duì)流動(dòng)的影響如圖19所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型，即圖1中H值分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖19.網(wǎng)格顯示圖3.2.1速度為0.5mm 如圖20所示是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力等值線(xiàn)圖。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖20.壓力等值線(xiàn)圖由圖20中比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度是增大的，但是變化比較不明顯。如圖21所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，但是影響程度相對(duì)不明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖21.速度等值線(xiàn)圖如圖22所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯，且速度大小變化也較為明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出速度在障礙物處較大，且速度矢量緊密。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖22.速度矢量圖如圖23所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯，彎曲程度變大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖23.壓力跡線(xiàn)圖如圖24所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖24.速度跡線(xiàn)圖3.2.2速度為 如圖25所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖25.壓力等值線(xiàn)圖由圖25比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度是降低的，且影響比較明顯。如圖26所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且影響越來(lái)越明顯。但是相對(duì)寬度為50mm/s時(shí)影響變小。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖26.速度等值線(xiàn)圖如圖27所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。粗糙度為1.6微米時(shí)，只有設(shè)定的障礙物處的速度矢量的方向有所改變，其他地方影響較小。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出在障礙物處速度矢量較為緊密。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為3.2微米時(shí)d.粗糙度為3.2微米時(shí)圖27.速度矢量圖如圖28所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖28.壓力跡線(xiàn)圖如圖29所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖29.速度跡線(xiàn)圖3.2.3速度為如圖30所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖30.壓力等值線(xiàn)圖由圖30比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低升高，但是并不明顯。如圖31所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且影響越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖31.速度等值線(xiàn)圖如圖32所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。粗糙度為1.6微米時(shí)，只有設(shè)定的障礙物處的速度矢量的方向有所改變，其他地方影響較小。隨著粗糙度的增大，速度矢量的方向改變得越明顯，且速度大小變化也很明顯。粗糙度為12.5微米時(shí)，可明顯看出速度變小。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖32.速度矢量圖如圖33所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖33.壓力跡線(xiàn)圖如圖34所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖34.速度跡線(xiàn)圖3.3寬度為150微米的情況下粗糙度對(duì)流動(dòng)的影響 如圖35所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型，即圖1中H值分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖35.網(wǎng)格顯示圖3.3.1速度為0.5mm 如圖36所示是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力等值線(xiàn)圖。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖36.壓力等值線(xiàn)圖由圖36中對(duì)比可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低后升高，效果比較明顯。如圖37所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨首粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖37.速度等值線(xiàn)圖如圖38所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。由圖中比較可知，由于寬度較大，粗糙度的影響較小。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖38.速度矢量圖如圖39所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖39.壓力跡線(xiàn)圖如圖40所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖40.速度跡線(xiàn)圖3.3.2速度為 如圖41所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖41.壓力等值線(xiàn)圖由圖41中對(duì)比可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低后升高，但是影響并不明顯。如圖42所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖42.速度等值線(xiàn)圖如圖43所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量方向的影響越明顯。由于粗糙度與寬度的比例相差太大，影響并不明顯。粗糙度增大，速度降低。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為3.2微米時(shí)d.粗糙度為3.2微米時(shí)圖43.速度矢量圖如圖44所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖44.壓力跡線(xiàn)圖如圖45所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖45.速度跡線(xiàn)圖3.3.3速度為如圖46所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖46.壓力等值線(xiàn)圖由圖46比較可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度增大，但是影響相對(duì)比較明顯。如圖47所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，粗糙度越大，影響越為明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖47.速度等值線(xiàn)圖如圖48所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量的影響越明顯。由于粗糙度與寬度比例相差較大，對(duì)中心區(qū)域速度矢量方向影響較小，對(duì)速度大小影響較大。隨著粗糙度的增大，微通道中的流體速度有降低的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖48.速度矢量圖如圖49所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖49.壓力跡線(xiàn)圖如圖50所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖50.速度跡線(xiàn)圖3.4寬度為200微米的情況下粗糙度對(duì)流動(dòng)的影響 如圖51所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型，即圖1中H值分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖51.網(wǎng)格顯示圖3.4.1速度為0.5mm 如圖52所示是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力等值線(xiàn)圖。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖52.壓力等值線(xiàn)圖由圖52中對(duì)比可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度是降低的，且影響比較明顯。如圖53所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨首粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，但隨著寬度的增大影響越來(lái)越不明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖53.速度等值線(xiàn)圖如圖54所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量的影響越明顯。由于粗糙度與寬度比例相差較大，對(duì)中心區(qū)域速度矢量方向影響較小，對(duì)速度大小影響較大。隨著粗糙度的增大，微通道中的流體速度有降低的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖55.速度矢量圖如圖56所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖56.壓力跡線(xiàn)圖如圖57所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖57.速度跡線(xiàn)圖3.4.2速度為 如圖58所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖58.壓力等值線(xiàn)圖由圖58對(duì)比中可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度先降低后升高，且影響較為明顯。如圖59所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心區(qū)域流體的速度較高速區(qū)域變小，中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且隨著寬度的增加影響越來(lái)越不明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖59.速度等值線(xiàn)圖如圖60所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量的影響越明顯。由于粗糙度與寬度比例相差較大，對(duì)中心區(qū)域速度矢量方向影響較小，對(duì)速度大小影響較大。隨著粗糙度的增大，微通道中的流體速度有降低的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為3.2微米時(shí)d.粗糙度為3.2微米時(shí)圖60.速度矢量圖如圖61所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)壓力跡線(xiàn)的影響就越發(fā)明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖61.壓力跡線(xiàn)圖如圖62所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，對(duì)速度跡線(xiàn)的影響與壓力跡線(xiàn)的影響相似，是隨著粗糙度的增大影響變大，且部分地方的速度有變小的趨勢(shì)。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖62.速度跡線(xiàn)圖3.4.3速度為 如圖63所示，分別為粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的理想結(jié)構(gòu)模型。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖63.壓力等值線(xiàn)圖由圖63對(duì)比中可知，隨著粗糙度的升高，流體進(jìn)入微通道后的同一位置的壓力梯度增大，而且效果很明顯。如圖64所示，是粗糙度分別為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度等值線(xiàn)圖。由圖中比較可知，隨著粗糙度的升高，微通道中心附近區(qū)域速度有下降的趨勢(shì)，且粗糙變化越大影響也越來(lái)越明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖64.速度等值線(xiàn)圖如圖65所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的速度矢量圖。同樣，由圖中比較可知，粗糙度越大，對(duì)速度矢量的影響越明顯，但是由于寬度較大，所以粗糙度的影響相對(duì)之下比較小，對(duì)速度的大小影響較大。隨著粗糙度的增大，也只有墻壁附近的速度矢量的方向改變明顯，且速度變小。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為3.2微米時(shí)c.粗糙度為6.4微米時(shí)d.粗糙度為12.5微米時(shí)圖65.速度矢量圖如圖66所示，分別是粗糙度為1.6微米、3.2微米、6.4微米、12.5微米時(shí)的壓力跡線(xiàn)圖。由圖中對(duì)比可知，隨著粗糙度的增大，壓力有變大的趨勢(shì)，對(duì)比之中，影響較為明顯。a.粗糙度為1.6微米時(shí)b.粗糙度為