,386 北京科技大学学报 第32卷 标准Bi程序及文献[15]中的解析解，可见基于非 结构网格的本文模拟结果（图3(b))与结构网格的 4微通道流动换热模拟结果及分析 标准程序（图3(a))的模拟结果吻合良好. 4.1流动特性 4.1.1速度滑移 30405060708090100110120130140V/%m.s 0.5 图5为工况135和7通道中水平方向速度云 图.由图5可以看出，各工况中微通道内的流场整 体趋势大致相同，不同之处在于，壁面处的速度滑 X/uim 移的大小 0.5 30405060708090100110120130140W%m.） 7ms 05 2030405060708090100110120130140150 X/um 图3光滑微通道水平方向速度图·(a)基于结构化网格的Bm 标准程序模拟结果；(b)基于非结构化网格的本文模拟结果 V(m-s) Fig 3 Horizontal velocity charts of sooth m icmo channels (a) 02 -10010 Bim-standand prognm smulation results based on stmuctured mes (b)siulation results based on unstructured mesh 图4所示的是水平距离1.5m处（即通道中 m ■ms 间处)截面上的速度分布，从图中可以看出，本文的 -60-50-40-30-20-100102030405060708090100 模拟结果与Bid标准程序的模拟结果以及文 献[15的解析解基本吻合 44 0.9 V(m-s) 0.8 -60-50-40-30-20-100102030405060708090100 0.7 0.6 ·基于非结构网格下的结算结果 日0.5 04 q基于结构化网格下hbid标准程序 Xum 的计算结果 0.3 一解析解 图5工况1(a,工况3(b).工况5(c)和工况7(d)微通道中 02 水平方向速度图 0.1 Fig5 Horizontal velocity contours ofm icro-flows in Cases 1 (a).3 (b).5 (c)and 7 (d) 20 30 40 5060708090100110 7(m+s 本文将所有工况的壁面滑移速度的平均值计算 图4光滑微通道截面速度分布(x=1.5“m) Fig 4 Canparison of velcity at them ithvay (x=1.5!m)of mooth 出来，列在表3中.从表3可看出，相对光滑微通 m icmo"channe ls 道，粗糙元的存在减小了壁面的平均滑移速度.粗 表3工况1~7中壁面滑移速度的平均值 Table 3 Average slip vebcity of the wall in Cases I to7 工况编号 2 3 6 7 壁面滑移速度平均值/(m·1) 27.667 8.3948 2.7071 2.4386 2.7020 2.2834 2.7343 糙元较小时，壁面滑移速度减小较明显；粗糙元增 4.1.2压力非线性 大，壁面滑移速度变化不明显， 图7给出了各工况微通道内的压力分布图，从 图6所示为各工况局部气体速度矢量图，从图 图中可以看出，粗糙元对压力分布的总体趋势影响 中可以看出，粗糙元的存在使气体产生漩涡的趋势， 不大，但粗糙元会对通道的局部压力产生较为明显 随着粗糙元增大和加密，粗糙元间的漩涡更加明显， 的影响，这主要表现在，在粗糙元的迎风面，局部压 漩涡的出现，必将增加微通道内的压力损失， 力偏大，而在粗糙元的背风面，局部压力偏小，亦即北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 标准 Ｂｉｒｄ程序及文献 ［15］中的解析解‚可见基于非 结构网格的本文模拟结果 （图 3（ｂ））与结构网格的 标准程序 （图 3（ａ））的模拟结果吻合良好． 图 3 光滑微通道水平方向速度图 ∙（ａ）基于结构化网格的 Ｂｉｒｄ 标准程序模拟结果；（ｂ） 基于非结构化网格的本文模拟结果 Ｆｉｇ．3 Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｃｈａｒｔｓｏｆｓｍｏｏｔｈｍｉｃｒｏ-ｃｈａｎｎｅｌｓ： （ａ） Ｂｉｒｄ-ｓｔａｎｄａｒｄｐｒｏｇｒａｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｍｅｓｈ； （ｂ） ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｍｅｓｈ 图 4所示的是水平距离 1∙5μｍ处 （即通道中 间处 ）截面上的速度分布．从图中可以看出‚本文的 模拟结 果 与 Ｂｉｒｄ标 准 程 序 的 模 拟 结 果 以 及 文 献 ［15］的解析解基本吻合． 图 4 光滑微通道截面速度分布 （ｘ＝1∙5μｍ） Ｆｉｇ．4 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｔｈｅｍｉｄｗａｙ（ｘ＝1∙5μｍ）ｏｆｓｍｏｏｔｈ ｍｉｃｒｏ-ｃｈａｎｎｅｌｓ 4 微通道流动换热模拟结果及分析 4∙1 流动特性 4∙1∙1 速度滑移 图 5为工况 1、3、5和 7通道中水平方向速度云 图．由图 5可以看出‚各工况中微通道内的流场整 体趋势大致相同．不同之处在于‚壁面处的速度滑 移的大小． 图 5 工况 1（ａ）、工况 3（ｂ）、工况 5（ｃ）和工况 7（ｄ）微通道中 水平方向速度图 Ｆｉｇ．5 Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｍｉｃｒｏ-ｆｌｏｗｓｉｎＣａｓｅｓ1（ａ）‚3 （ｂ）‚5（ｃ） ａｎｄ7（ｄ） 本文将所有工况的壁面滑移速度的平均值计算 出来‚列在表 3中．从表 3可看出‚相对光滑微通 道‚粗糙元的存在减小了壁面的平均滑移速度．粗 表 3 工况 1～7中壁面滑移速度的平均值 Ｔａｂｌｅ3 ＡｖｅｒａｇｅｓｌｉｐｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｗａｌｌｉｎＣａｓｅｓ1ｔｏ7 工况编号 1 2 3 4 5 6 7 壁面滑移速度平均值／（ｍ·ｓ—1） 27∙667 8∙3948 2∙7071 2∙4386 2∙7020 2∙2834 2∙7343 糙元较小时‚壁面滑移速度减小较明显；粗糙元增 大‚壁面滑移速度变化不明显． 图 6所示为各工况局部气体速度矢量图．从图 中可以看出‚粗糙元的存在使气体产生漩涡的趋势‚ 随着粗糙元增大和加密‚粗糙元间的漩涡更加明显． 漩涡的出现‚必将增加微通道内的压力损失． 4∙1∙2 压力非线性 图 7给出了各工况微通道内的压力分布图．从 图中可以看出‚粗糙元对压力分布的总体趋势影响 不大‚但粗糙元会对通道的局部压力产生较为明显 的影响．这主要表现在‚在粗糙元的迎风面‚局部压 力偏大‚而在粗糙元的背风面‚局部压力偏小‚亦即 ·386·