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矩形微通道内的流动与压降特性研究的任务书
任务书
题目：矩形微通道内的流动与压降特性研究
一、课题背景
随着微纳米制造技术的发展，微通道的制造技术不断提高。微通道具有体积小、表面积大、热负载高、传热性能好、能耗低等优点，在领域内具有重要应用，如能源转换、化学反应、生物分离、计算机散热等。在微通道流动研究中，流动与压降特性是最基本的特性参数，对微通道的性能评估和设计具有重要意义。
二、研究内容
本研究将探讨矩形微通道内的流动与压降特性。具体研究内容包括：
1.建立矩形微通道的流动模型，分析流动方式，探究雷诺数、面积比等参数对流动特性的影响；
2.采用数值模拟方法，模拟流动过程，得出流速分布、压力分布等参数；
3.利用实验测量方法，验证模拟结果，确立模型的准确性；
4.分析压降特性，研究框架结构的对流传热特性。探究槽型微通道的流阻特性随结构参数和液体性质的变化规律，实现矩形微通道的优化设计。
三、研究方法
1.建立流动模型：采用微缩尺度动量平衡方程、连续性方程描述矩形微通道内的流体运动，以及表示温度场的热传导方程，得出流量、速度场和温度场的分布情况。
2.数值模拟：利用计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，通过FLUENT等专业软件对流动进行仿真分析，得出不同外界条件下的流场分布、压力分布等流动特性参数。
3.实验测量：采用热耦合技术和激光散斑法等适合微小空间测量技术，对流场进行实验测量，验证模拟结果的准确性，获得实验数据。
4.规律分析：分析流动的特性参数，探究流动阻力随流速和结构参数的变化规律，分析矩形微通道的优化方案，为流动优化设计提供参考依据。
四、研究意义
本研究通过对矩形微通道内流动与压降特性进行探究，可以深入研究微通道内的流动现象及其特点，实现微通道内流体动力学理论研究和实验研究相结合，为微通道的技术应用提供理论依据和实验数据，同时具有以下的意义：
1.研究可用于优化微通道结构和性能的设计方案，为微通道的应用提供依据；
2.将矩形微通道的流动阻力与其它结构的微通道进行比较研究，丰富微通道流动的研究领域；
3.可以对微通道领域内的实验方法和测量技术进行深入研究，为未来微通道研究提供进一步的发展方向。
五、研究计划
时间节点|研究内容
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第一年|建立矩形微通道流动模型，分析流动方式，探究影响因素
|采用数值模拟方法，模拟流动过程，得出流速分布、压力分布等参数
第二年|利用实验测量方法，验证模拟结果，确立模型的准确性
|分析压降特性和流阻特性随结构参数和液体性质的变化规律
第三年|探究槽型微通道的对流传热特性，优化矩形微通道设计
|编写相关科技论文和技术报告
六、参考文献
1.XuZ,YangC,ZhaoL,etal.Wallslipeffectonflowandheattransfercharacteristicsinmicrochannels.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,70:342-353,2014.
2.ZhangY,SunK,MaJ,etal.Numericalinvestigationsonthermal-hydraulicperformancesoflaminarflowinmicrochannelswithwavywalls.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,105:793-802,2017.
3.杨劲波，陈勇，刘嘉，等.矩形微通道内流动与传热特性数值模拟.哈尔滨工程大学学报，35(8):1003-1008,2014.
4.马玉辉，张永文，周彦辰，等.微缩通道内传热及流动数值模拟.热科学与技术，15(4):285-290,2016.