《基於預測與控制的微化工器件跨尺度多組分流場研究》是依託華中科技大學，由葉建軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於預測與控制的微化工器件跨尺度多組分流場研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉建軍
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著對微化工器件功能和性能等要求的提高，對其物理特性和工作機理的研究成為各國學者關注的熱點。對於大多數微化工器件，其結構特徵尺寸包含從巨觀到微觀的跨越，這使得其內部流場呈現出跨尺度流動特徵；同時，流場中往往包含多種組分，各種組分粒子之間相互耦合影響，使流動過程更加複雜。針對微化工器件內部流場跨尺度多組分的流動特徵，本課題將結合微觀粒子動力學方法- - 直接蒙特卡洛方法（DSMC）和巨觀粒子動力學方法- - 光滑粒子動力學方法（SPH），構造DSMC-SPH跨尺度多組分耦合算法，並將該算法套用於微化工器件內部跨尺度多組分複雜流場的計算，以詮釋其流動特性和工作機理；根據微化工器件跨尺度多組分流場，建立微觀量化測試實驗平台，同時結合實驗過程以及DSMC-SPH跨尺度多組分耦合算法，構建基於流動預測與控制的跨尺度多組分流場耦合設計方法，為新型微化工器件的設計提供理論及技術支撐。
結題摘要
本項目基於跨尺度分區耦合理論，建立基於DSMC方法和SPH方法耦合的跨尺度流動計算模型；並通過對邊界條件處理方法的改進、跨尺度流場計算區域的劃分、多組分流場分子碰撞影響過程、算法界面處的耦合疊代方式、界面信息的交換過程以及耦合算法的收斂判斷條件等關鍵問題的研究，成功構造了DSMC-SPH 跨尺度多組分耦合算法，並通過實驗和文獻比較對耦合算法的有效性進行了驗證；將該算法套用於Knudsen泵內部跨尺度流場的計算，考察了不同操作壓力條件對Knudsen泵工作特性的影響因素，並揭示Knudsen泵跨尺度流動機理；同時，基於該算法進行了微混合器流場研究，考察了微混合器通道中隔板厚度對混合效果的影響規律。
