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  在微粒的慣性附著方面,Ye and Pui(1990)以數值方法模擬層流中微粒 的慣性及流孔板的收縮比對微粒慣性附著效率的影響,並以實驗來驗證。

Ye and Pui(1990)發現可將流孔板的收縮比與微粒的慣性等參數以一參數 x 代表,如下所示:

0.31

i o

St /(D / D )

x=   (2-1)

由實驗的微粒慣性附著效率,Ye and Pui(1990)求得一通用的關係式如

2 慣性附著。Chen and Pui (1995)以一固定角度的斜坡連接入口管及流孔,將 入口的部分改成漸縮的方式避免慣性較大的微粒因突然的收縮而慣性附 著在流口板入口的平板上,如圖 2.1,並考慮了幾種不同的收縮角度θ,

90°、75°、45°、15°,對微粒穿透效率的影響。Chen and Pui (1995)於層流 條件下以數值方法模擬流孔板收縮角θ、流孔板收縮比 R 和微粒慣性 St

當θ>60°(90°、75°)時,微粒於流孔板入口的慣性附著效率與 Ye and Pui(1990)的結果相近,所以使用 Ye and Pui(1990)的關係式即可。由上式可 看出於相同微粒慣性及流孔板收縮比下,流孔板收縮角越小,X 越小,微

  Muyshondt et al.(1996b)則發表了與Chen and Pui (1995)相似但範圍更 廣的研究,他們考慮了流孔板收縮比 0.249~0.756 及流孔板收縮角 90°、45

°、12°等條件,並以一形式較簡單的參數XI代表微粒慣性和流孔板收縮比 and Pui(1990)、Chen and Pui (1995)的結果相似。差別在於 Muyshondt et al.(1996b)提出的關係式不只較 Ye and Pui(1990)、Chen and Pui (1995)的簡

壓下進行了與 Ye and Pui(1990)相似的研究,低壓下微粒於流孔板入口的慣 性附著效率深受微粒 St 數、流體雷諾數、流孔板收縮比等參數的影響,不 似 Ye and Pui(1990)於大氣壓下不受流體雷諾數影響(100~2000),作者發 現當入口流體的雷諾數夠小時(Re<30),微粒於流孔板入口的慣性衝擊損失

時獲得的徑向力量越大。

微粒通過流孔板後往流孔板中心聚集的現象稱為 aerodynamic

focusing,其所聚集的點又稱為’’焦點(focal point)’’,是由 Fernandez de la Mora and Riesco-Chueca (1988) 最先提出,他們認為微粒通過噴嘴(nozzle)

時,因為慣性的作用使得微粒在穿過噴嘴之後脫離流線往噴嘴中心線聚 了 aerodynamic lens。Lee et al. (2002) 以數值模擬的方式,於流孔板入口壓 力為大氣壓力時,發現單階的 aerodynamic lens 也同樣具有將微粒聚集於 流孔板中心線,及慣性較大的微粒於流孔板後會穿過中心線撞擊於管壁而

由圖 2.6,Dt/Do越大,St’越小;Dt/Do越小,St’越大。這現象是因為 Dt大,微粒偏離流線慣性附著至管壁上的時間會變長,亦即較無法附著上 去。

圖 2.1 錐狀入口可有效減緩流線的變化 (Chen and Pui, 1995)。(Dcr:可通 過流孔板之微粒的徑向位置)

圖 2.2 流體雷諾數對微粒慣性衝擊的影響(Sato et al., 2002)(Stk:微粒的 St 數,以流孔板上游條件計算)

圖2.3 微粒通過流孔板後,微粒慣性影響示意圖(Liu et al, 1995a、b)。(η 表微粒通過流孔板的徑向位置與流孔板前徑向位置的比值,負號表 通過中心到達另一邊;Reo:流體雷諾數;S:微粒的St數,以流孔 板上游條件計算)

圖2.4 焦點的位置受收縮角及微粒慣性的影響(Fernandez de la Mora &

Riesco-Chueca, 1988)。(S為Sto,xco:focal point距噴嘴的距離)

圖2.5. 流孔板後接一擴大腔(Lee et al, 1993)。

圖2.6. 通過流孔板後的微粒慣性附著效率隨微粒慣性增大而增大(Lee et al, 1993)。

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