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基于微流控技术的润滑油中金属颗粒分离研究
| 论文题名： | 基于微流控技术的润滑油中金属颗粒分离研究 |
| 关键词： | 船舶设备;状态监测;润滑油液;金属颗粒;微流控芯片;分离效果 |
| 摘要： | 润滑油液分析是监测船舶机械设备运行状态的重要手段之一，可以有效地预防和诊断各种船舶设备故障。现有的船舶动力装置润滑油液检测方法存在精度低、检测单一、无法实时监测油液状态等弊端。近年来，飞速发展的微流控技术由于其高度集成性、快速分析以及便于携带等优点，为油液在线检测提供了新的方法。本文基于惯性分离和液体拉力效应原理，设计并搭建了微流控芯片上油液金属颗粒的连续分离系统，实现了油液金属颗粒的不同种类和尺寸的有效分离。具体而言，本文主要开展了以下三个方面的研究: (1)对颗粒在流场中的受力与运动情况进行了分析，并以此为基础建立了流场作用下微通道内金属颗粒运动的数值模型。利用有限元分析软件COMSOLMultiphysics(R)对微通道内流场的分布情况与颗粒的运动轨迹进行了模拟。同时，研究了不同润滑油粘度、不同颗粒种类、运动速度与不同尺寸对分离效果的影响。模拟结果显示:油液粘度为0.006pa·s，进液速度为0.08m/s，能成功分离15μm的铜、铝混合颗粒。 (2)在数值模拟研究的基础上，设计了金属颗粒分离微流控芯片通道，搭建了微流控金属颗粒分离实验平台，研究润滑油中金属颗粒的分离。以15μm的铜颗粒与铝颗粒为对照组，分别在0.08m/s的速度下进行分离实验，实验表明铜、铝颗粒分别成功流入相应的收集通道。在此基础上，使用15μm铜铝混合颗粒进行分离实验，成功实现了铜铝颗粒的分离。 (3)提出了一种基于液体拉力效应的润滑油中金属颗粒分离新方法，并通过设计搭建了不同尺寸金属颗粒的分离系统，分别完成了对2.5μm和5μm和10μm的铁、铜、铝颗粒的分离研究。通过改变微量注射泵的推进速率来控制气液交界面的运行速度，进而改变液膜的厚度与颗粒的受力情况，最终实现不同尺寸颗粒的分离。 |
| 作者： | 江佳威 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 潘新祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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