植物导管壁面增厚结构水动力学模型与流动阻力特性

作     者：陈琦 胥芳 艾青林 张立彬 Chen Qi;Xu Fang;Ai Qinglin;Zhang Libin

作者机构：浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310014 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(30771247 51275470 61374094) 浙江省高等学校中青年学科带头人学术攀登项目(pd2013019) 浙江省重点科技创新团队自主设计项目(2011R50011-8) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2015年第31卷第19期

页      码：1-8页

摘      要：针对植物木质部导管壁面增厚结构对流动阻力特性的影响问题,提出一种基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的植物导管流体建模方法。建立了导管内壁增厚结构的伯努利数学模型,分析导管内径、增厚纹宽、纹高、纹间距和倾斜角等几何结构与导管流阻系数之间的关系;基于剪切应力传输(shear stress transport,SST)k-ω湍流模型建立了螺纹与环纹导管流场仿真模型,对不同几何结构的增厚导管内部水分流动的流场进行了数值模拟。结果表明,导管内径,增厚纹间距和纹高等结构对流体阻力影响显著,增厚纹宽、倾斜角等结构的变化对流体阻力影响较小;壁面增厚结构对小导管的流动阻力影响更加明显,纹高为2.3μm时,在内径为16μm的导管中增厚结构产生的结构流阻占总流阻的57.0%,而内径50μm的导管中增厚结构流阻只占总流阻的27.2%;具有相同结构参数的环纹导管与螺纹导管的水分传输效率接近,且随着导管内径增大两者压降越来越接近(相差小于0.5%)。研究结果为深入研究植物导管水动力学传输特性提供理论依据。

主 题 词：水动力学 模型 植物 木质部导管 壁面增厚 伯努利模型 SST k-ω湍流模型 流动阻力特性 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 071001[071001] 080704[080704] 07[理学] 080103[080103] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.19.001

馆 藏 号：203382258...