| 植物导管壁面增厚结构水动力学模型与流动阻力特性 |
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| 引用本文： | 陈 琦,胥 芳,艾青林,张立彬.植物导管壁面增厚结构水动力学模型与流动阻力特性[J].农业工程学报,2015,31(19):1-8. |
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| 作者姓名： | 陈 琦 胥 芳 艾青林 张立彬 |
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| 作者单位： | 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,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,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,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 |
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| 基金项目： | 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） |
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| 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。
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| 关 键 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 |
| 收稿时间： | 6/7/2015 12:00:00 AM |
| 修稿时间： | 2015/9/10 0:00:00 |
Hydrodynamic model and flow resistance characteristics of plant vessel wall thickenings |
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| Chen Qi,Xu Fang,Ai Qinglin and Zhang Libin.Hydrodynamic model and flow resistance characteristics of plant vessel wall thickenings[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2015,31(19):1-8. |
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| Authors: | Chen Qi Xu Fang Ai Qinglin and Zhang Libin |
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| Institution: | The Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Processing Technology, Ministry of Education, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China,The Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Processing Technology, Ministry of Education, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China,The Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Processing Technology, Ministry of Education, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China and The Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Processing Technology, Ministry of Education, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China |
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