Экспериментальное исследование микротечений жидкости и газа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат наук Анискин, Владимир Михайлович

• Анискин, Владимир Михайлович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Анискин, Владимир Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение_5

Глава 1 Микродатчики_9

1.1. Обзор литературы_9

1.2. Метод формирования микро- и нанотрубок_11

1.3. Миниатюрный датчик Пито на основе микротрубок_13

1.4. Изготовление трубчатого датчика термоанемометра_15

1.4.1. Би-металлические структуры_15

1.4.2. GaAs/InGaAs структуры_17

1.4.3. Кремниевые структуры_18

1.5. Изготовление чипов с распределенными массивами электропроводящих микротрубок_23

1.6. Характеристики трубчатых датчиков_28

1.6.1. Статические характеристики_28

1.6.2. Частотные характеристики_30

1.6.3. Температурные характеристики_32

1.7. Примеры использования трубчатых датчиков_35

1.7.1. Прототип трубчатого датчика термоанемометра

в дозвуковом потоке_35

1.7.2. Модельные поверхности в дозвуковом потоке_36

1.7.3. Измерения акустического излучения_41

1.7.4. Модельные поверхности в сверхзвуковом потоке_45

1.8. Выводы по гл. 1_48

Глава 2 Течение жидкости в микроканалах_50

2.1. Обзор литературы_50

2.2. Течение жидкости в трубах_55

2.2.1. Течение жидкости в прямых трубах_55

2.2.2. Течение жидкости в изогнутых трубах_55

2.2.3. Распределение давления жидкости в канале_56

2.2.4. Методы определения коэффициента гидравлического сопротивления микроканалов_5

2.3. Микроканалы_59

2.3.1. Технология изготовления и характеристики микроканалов_60

2.3.2. Стеклянные микроканалы_61

2.3.3. Полимерные микроканалы_63

2.3.4. Кремниевые микроканальные структуры с различными параметрами каналов_7

2.4. Экспериментальные стенды_78

2.5. Схемы экспериментов_81

2.6. Погрешности измерений_85

2.7. Результаты экспериментов_87

2.7.1. Расход жидкости через микроканалы_87

2.7.2. Распределение давления внутри микроканалов_88

2.7.3. Гидравлическое сопротивление микроканалов_92

2.7.4. Гидравлическое сопротивление входного участка микроканалов_96

2.7.5. Длина области развивающегося участка_97

2.8. Выводы по гл. 2_98

Глава 3. Дозвуковые микроструи_99

3.1. Обзор литературы_99

3.2. Исследование устойчивости дозвуковой двумерной микроструи_101

3.2.1. Методика проведения исследований_101

3.2.2. Результаты измерений_103

3.3. Выводы по гл. 3_113

Глава 4. Сверхзвуковые микроструи_114

4.1. Обзор литературы_114

4.2. Технология изготовления микросопел_115

4.3. Схема, методика, сложности и особенности проведения экспериментов_119

4.3.1. Сверхзвуковые м икроструи_119

4.3.1.1. Определение относительной дальнобойности микроструй_122

4.3.1.2. Визуализация течения микроструй_123

4.3.2. Моделирование микроструй_124

4.4. Сверхзвуковые микроструи_125

4.4.1. Условия проведения экспериментов_125

4.4.2. Продольное распределение Ро'_126

4.4.3. Измерение Ро' при фиксированном расстоянии от среза сопла_128

4.4.4. Поперечное распределение Ро'_130

4.4.5. Средний размер бочек_132

4.4.6. Относительная дальнобойность микроструй_135

4.4.7. Число Рейнольдса смены режима течения микроструй_137

4.4.8. Влияние шероховатости кромки сопла на дальнобойность микроструи

4.4.9. Развитие стационарных возмущений_141

4.5. Визуализация течения микроструй_145

4.6. Моделирование микроструй макроскопическими струями_149

4.6.1. Условия проведения экспериментов_149

4.6.2. Средний размер бочек модельных струй_150

4.6.3. Относительная дальнобойность модельных струй_151

4.6.4. Число Рейнольдса смены режима течения модельных струй_152

4.7. Расчет микроструй_153

4.7.1. Численное моделирование стационарного истечения микроструй_153

4.7.2. Результаты численного моделирования_155

4.7.2.1. Структура сверхзвуковой микроструи_155

4.7.2.2. Осевое распределение полного давления и числа Маха_156

4.7.2.3. Средний размер бочек струи_160

4.7.2.4. Сравнение относительной дальнобойности численно смоделированных микроструй с модельными и реальными микроструями_162

4.8. Влияние диаметра трубки Пито на измерения Pq_163

4.9. Термоанемометрические измерения в микроструях_172

4.9.1. Измерения интегральных пульсаций на оси микроструи_172

4.9.2. Влияние влажности окружающего пространства на ламинарно-турбулентный переход в струе_183

4.10. Выводы по гл. 4_185

Заключение_186

Литература_

Список основных публикаций по диссертационной работе

197

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное исследование микротечений жидкости и газа»

ВВЕДЕНИЕ

За последние десятилетия технология изготовления миниатюрных устройств сделала революционный шаг вперед.

Развитие технологии идет в сторону миниатюризации и главным образом в трех направлениях:

- уменьшение размеров устройства при сохранении хотя бы одной функции;

- увеличение количества функций устройства при сохранении размеров;

- создание принципиально новых устройств.

Движущей силой в плане миниатюризации устройств является главным образом микроэлектроника. Развитые технологии микроэлектроники нашли применение для создания микро- и наноэлектромеханических систем и позволяют реализовывать принцип массовости.

С одной стороны, микроэлектроника ставит перед другими науками и производством новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие, с другой - снабжает их качественно новыми техническими средствами и методами исследований.

Микротехнологии и современные материалы открывают перед разработчиками новые возможности, новые направления исследования. В области гидрогазодинамики сформировавшимся новым направлением является микрофлюидика - исследование течения жидкости и газа на микромасштабах. В частности, в биологии миниатюризация размеров экспериментальных устройств открывает переход к качественно новым высокопроизводительным методам решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач молекулярной и клеточной биологии, биотехнологии и биомедицины. Манипулирование в микрожидкостных системах пиколитрами жидкостей позволяет на порядок снизить количество анализируемых биологических объектов: макромолекул, клеток, биологически активных веществ.

На современном этапе развития микроэлектронной технологии существует возможность создавать чипы с миллионами транзисторов на 1 мм2. Воздушное охлаждение уже не может эффективно справляться с перегревом. В связи с чем возникает задача повышения эффективности теплоотвода от чипа. И здесь микрожидкостные устройства также находят применение.

При проектировании и создании микрожидкостных устройств различного напрвления необходимо прежде всего знать законы течения жидкости и газа на микро- и наноуровнях. Касается это главным образом гидравлического сопротивления микро- и наноканалов, а также теплообмена в микроканалах. Остается ли коэффициент гидравлического сопротивления микроканалов таким же, как и для каналов макроразмера или он изменяется?

С какого размера микроканала начнет изменяться коэффициент гидравлического сопротивления и почему? Изменится ли коэффициент теплоотдачи в микроканалах за счет изменения соотношения поверхностных и объемных сил? В чем проявляются отличия и особенности микротечений от макротечений? Эти вопросы и многие другие изучаются при исследовании микротечений.

Высокочувствительные и быстродействующие приборы, регистрирующие скорость потока, пульсации скорости, давление газа или жидкости, необходимы для современной аэродинамики, химии, биологии и медицины.

На основе развитых полупроводниковых технологий сейчас в мире разрабатываются макеты микроприборов и микроинструментов: микролаборатории на чипе, кремниевые микроиглы для введения микроколичеств различных жидкостей в ткани нервной системы [1], микроскальпели, позволяющие удалять отдельные клетки [2], сверхчувствительные датчики скорости потоков [3].

В экспериментальной газовой динамике широкое применение получили датчики, основанные на законах теплообмена между нагретым телом и газом. Чувствительным элементом таких датчиков является металлическая проволока диаметром 2-10 мкм и длиной 100 - 2000 мкм или проводящая пленка, которые нагреваются электрическим током (рис. 1). Датчики приведенных конструкций вносят малые возмущения в поток, и ими возможны локальные измерения скорости в любой доступной его точке.

Рис. 1. Конструкции стандартных датчиков термоанемометров

Однако непреодолимой негативной особенностью приведенных традиционных датчиков является их низкое быстродействие, постоянная времени находится в диапазоне от 0,2 до 1 мс и ограничивается в случае проволочных датчиков теплоемкостью чувствительного элемента, а в случае пленочных - теплообменом с подложкой [3, 4, 5, 6, 7]. В результате чувствительность традиционных датчиков термоанемометров становится недостаточной для регистрации высокочастотных пульсаций, характерных для

а

б

100 XI

высокоскоростных течений, в том числе сверхзвуковых микроструй. Применение систем компенсации тепловой инерции проволочного датчика термоанемометра позволяет увеличить частотный диапазон измерения пульсаций до 500 кГц, что было продемонстрировано в сверхзвуковых слоистых пограничных слоях [8, 9, 10, 11].

Расширения частотного диапазона термоанемометрических датчиков можно достичь, за счет уменьшения тепловой инерционности датчика, заменив проволоку тонкостенной проводящей трубкой. Трубчатый чувствительный элемент того же диаметра, как и проволока, имеет существенно меньшую массу, что дает возможность расширить частотный диапазон измеряемых пульсаций потока более чем в 10 раз по сравнению с проволочным аналогом.

В области микрожидкостных исследований основными вопросами являются коэффициенты гидравлического сопротивления и теплоотдачи в микро- и наноканалах. Изменение соотношения поверхностных и объемных сил на микро- и наноуровнях может приводить к изменению свойств поведения жидкости и газа, которые необходимо знать при проектировании микро- и наножидкостных устройств.

В настоящее время наиболее интенсивно развиваются численные методы исследования микротечений, результаты которых в свою очередь требуют экспериментального подтверждения, поскольку используемые при моделировании основные уравнения построены на эмпирических законах макромасштабов.

В последнее десятилетие проявился значительный интерес к наножидкостям. Под наножидкостью понимается базовая жидкость, обогащенная наночастицами металлов, их оксидов или других материалов. Интерес к наножидкостям обусловлен тем, что добавление наночастиц в базовую жидкость в значительной степени увеличивает ее теплопроводность. С учетом этого имеет хорошие перспективы использование метода интенсификации теполотдачи за счет применения стабильных наножидкостей с высокой теплопроводностью. Однако, каков физический механизм теплопроводности в наножидкости, является ли он единственным или одновременно действуют несколько, что происходит при изменении параметров наножидкости - ее состава, свойств наночастиц, свойств базовой жидкости и т.д., - ответы на эти вопросы остаются открытыми.

Существует большое количество публикаций, посвященных изучению свойств наножидкостей. Подробный анализ современного состояния проблемы синтеза и свойств наножидкотей, а также механизма теплопереноса в наножидкостях приведен в обзорной работе [12, 13].

Еще одним объектом интереса и исследований в области микротечений являются микроструи жидкости и газа. Струи жидкости в виде отдельны микрокапель используются в струйной печати, а также в микроструйных системах для подкожных инъекций.

В настоящее время газовые микроструи нашли применение в современных технологических процессах, авиации и космонавтике [14]. Технологическим применением микроструй являются смешение газов и защита поверхностей от воздействия химически агрессивной или высокотемпературной среды. Основными технологическими характеристиками струй в этом случае становится их проникающая способность и интенсивность процессов смешения. В авиации нашли применение сверхзвуковые микроструи для подавления шума струй реактивных двигателей [15, 16, 17] и в усилительных элементах устройств пневмоники [18]. Имеются сведения о попытках использования синтетических (с нулевым интегральным расходом) микроструй для подавления пульсаций в ламинарных и турбулентных потоках. Сверхзвуковые микроструи имеют перспективу применения в авиакосмической области для защиты поверхностей, обтекаемых высокотемпературным потоком, и подавления плазменных образований вокруг высокоскоростных летательных аппаратов и спускаемых космических аппаратов [19, 20]. Сверхзвуковые микроструи нашли также применение в реактивных системах ориентации спутников с массой менее 10 кг, так называемых микроспутников [21, 22]. Основным преимуществом микроструй является возможность их размещения на поверхности с высокой плотностью при ограниченном расходе газа. При этом длина сверхзвукового участка или дальнобойность играет решающую роль в оценке эффективности струйного воздействия на поток.

Практические потребности предопределили научный интерес к исследованию дозвуковых и сверхзвуковых микроструй. Основным фундаментальным результатом, который ожидается получить из этих исследований, являются ответы на вопросы:

— имеются ли фундаментальные отличия в характеристиках макроскопических и микроскопических струй;

— возможно ли моделирование характеристик микроструй с помощью параметров подобия, применяемых для моделирования макроскопических течений, а именно чисел Маха, Рейнольдса, Струхаля и т.п.

Появление нового направления исследований в области гидрогазодинамики -микротечений (микрофлюидика), требует разработки новых методов исследований, новых датчиков и актюаторов.

ГЛАВА 1. МИКРОДАТЧИКИ

1.1. Обзор литературы

В таких областях человеческой деятельности, как аэродинамика, химия, биология и медицина, остро необходимы сверхчувствительные и сверхбыстродействующие датчики, регистрирующие скорость потока газа или жидкости и их характеристики.

Коммерчески доступными являются только инерционные проволочные и пленочные датчики термоанемометров. В мире идет активный поиск методов массового изготовления термоанемометрических датчиков с использованием технологии интегральных схем. Предпринимаются попытки повысить чувствительность и быстродействие датчиков, изменяя их форму, а именно, изготавливая датчики в виде подвешенных мостиков и мембран [2-5].

Поэтому важным моментом при разработке конструкции датчиков термоанемометров является решение проблемы выноса чувствительного элемента за пределы чипа. Если чувствительный элемент расположен в плоскости подложки, то измерения можно проводить только в пограничном слое на исследуемой поверхности.

Попытки решения данной проблемы были предприняты на базе использования методов планарной технологии [23, 24]. Дальнейшим шагом было успешное объединение данного типа сенсора со схемой управления [25] и проведение измерений характеристик потока с использованием массива сенсоров, интегрированных со схемой управления [26]. Использование планарных технологий позволило изготовить компланарные сенсоры [27, 28], позволяющие проводить измерение потока в трех направлениях. С этой целью формировались две нити из поликремния в плоскости подложки, а третья поднималась перпендикулярно (подъем осуществлялся методом, основанным на усадке отжигом полиимида, заполняющегоУ-образные канавки).

К недостаткам известных технических решений относятся: во-первых, низкая механическая прочность изготовленных изделий, во-вторых, недостаточно высокая точность измерения скорости потока. Приведенные недостатки обусловлены конструктивными особенностями изготовления чувствительного элемента в виде проволоки, представляющей тонкослойную полоску. Такой элемент не обладает достаточной механической прочностью. Кроме того, из-за четырехугольной формы поперечного сечения проволоки существует зависимость выходного напряжения от угла обдува проволоки.

Используя в датчиках в качестве чувствительных элементов микротрубки, можно значительно уменьшить инерционность, сохраняя механическую прочность и точность измерений, что позволит использовать их, в первую очередь, в качестве активных элементов

измерительных систем в аэродинамических исследованиях и для решения задач сверхзвуковой термодинамики, а также при измерении скоростей потоков и состава газовых и жидких сред в химии, биологии и медицине.

Важной практической задачей в области газо- и гидродинамики является задача управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата. Различают пассивные и активные методы управления. В пассивных методах производится изменение структуры среднего течения, повышающее его устойчивость к возмущениям потока. Активные методы характеризуются своей возможностью «приспосабливать» режим управления к измененям в потоке. Предпринятые попытки создания и использования системы управления «сенсор (детектор возмущений) - управляющее устройство - актюатор (устройство воздействия на поток)», распределенной по обтекаемой поверхности, в дозвуковом пограничном слое [29] показали принципиальную возможность управления и стабилизации пограничного течения. Локальное воздействие на поток можно оказывать подвижными электроуправляемыми микрозакрылками [30], выдувом микроструй [31] или локальным тепловыделением.

Повышение быстродействия системы управления пограничным слоем может быть осуществимо на основе электропроводящих микротрубок, имеющих весьма малое время тепловой релаксации по сравнению с известными ниточными или пленочными устройствами. Их основное преимущество заключается в существенно меньшей массе при равной величине площади поверхности. Они могут быть использованы и как датчики пульсаций потока в схеме термоанемометра, и как точечные тепловыделяющие элементы при импульсном электронагружении. Объединенные в регулярные массивы на поверхности, при соответствующей быстродействующей системе управления, они могут служить саморегулирующейся поверхностью, препятствующей возникновению неустойчивости в пограничном слое. Такие управляемые поверхности не имеют движущихся частей, что дает им огромное преимущество перед механическими системами воздействия на поток.

Из приведенного обзора можно сделать вывод, что микротрубка имеет высокий потенциал для использования в качестве чувствительного элемента датчика термоанемометра, так как она сочетает в себе как низкую массу (а как следствие и низкую тепловую инерцию), так и достаточную прочность вследствие своей трубчатой формы и размера. Диаметр трубки, соответствующий диаметру проволоки стандартного датчика термоанемометра (2-10 мкм), позволяет реализовать обтекание микротрубки, находясь в рамках модели сплошной среды.

Привлекательность микротрубок для исследования микротечений заключается в многоплановости их возможного применения:

- микротрубка является готовым микроканалом;

- микротрубку можно использовать в качестве микроиглы для проведения инъекций в клетки;

- микротрубка может являться приемной частью миниатюрного датчика Пито;

- микротрубка может быть использована в качестве микросопла;

- если заполнить микротрубку жидкостью и подать импульс тока, то из микротрубки вылетит микрокапля - получаем устройство для создания капель заданного размера с регулируемой частотой их появления.

Целью работы, осуществленной в гл. 1 является следующее: на основе технологии самосворачивания микротрубок изготовить датчики для аэродинамических экспериментов: миниатюрный датчик Пито и прототип трубчатого датчика термоанемометра, а так же модельной поверхности с массивом распределенных микротрубок для управления течением.

1.2. Метод формирования микро- и нанотрубок

Изготовление миниатюрного датчика Пито и разработка прототипа трубчатого датчика основывались на оригинальном методе формирования микро- и нанотрубок, разработанном в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН).

В данном методе сначала выращивается тонкая напряженная гетеропленка на плоской подложке, а затем она освобождается от связи с подложкой и самосворачивается в трубку-свиток. Процесс самосворачивания идет за счет действия межатомных сил в напряженной пленке.

Рассмотрим принцип формирования трубок на примере полупроводниковых гетероструктур ОаАзЛпОаАэ [32, 33] (рис. 1.1). Постоянные решеток слоев ОаАэ и кЮаАБ значительно различаются. В процессе эпитаксиального выращивания данных слоев на подложке образуется напряженная гетеропленка, в которой слой ТпАэ сжат, а слой ОаАэ растянут (рис. 1.1, а, б) (решетки материалов подстраиваются друг под друга и решетку подложки в процессе эпитаксиального роста). При освобождении от связи с подложкой пленки ОаАэЛпАз межатомные силы будут стремиться увеличить расстояние между атомами в сжатом слое 1пАэ и уменьшить их в растянутом слое ОаАэ. Возникающие в слоях 1пАз и йаАз силы межатомного взаимодействия Р| и ¥2 противоположно направлены и создают момент сил М, изгибающий пленку ОаАзЛпАБ (рис. 1.1, в). В результате этого изначально плоская гетеропленка сворачивается в трубку-свиток (рис. 1.1, г). Для освобождения от связи с подложкой пленки ваАзЛпАз используется селективное травление жертвенного слоя А1Аз,

дополнительно выращенного между пленкой и подложкой (рис. 1.1, г). Этот слой селективно удаляется в растворах на основе плавиковой кислоты, которые не травят ОаАэ и 1пОаАз. Количество витков определяется временем травления А1АБ и может достигать 40. Трубка остается закрепленной на подложке в месте, где слой А1Аз не был удален. Диаметр О свернутых гетероструктур определяется толщиной сворачиваемой гетеропленки с! и величиной упругих напряжений в ней, поэтому задается в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии с высокой точностью в диапазоне от сотен микрон до нескольких нанометров.

Экспериментально были получены трубки диаметром в диапазоне от « 2 нм до 100 мкм. Расположение, длина и ориентация трубок на подложке задаются изготовлением мезаструктур различной геометрии (прямоугольников, полосок и т.д.) с помощью литографии. Мезы протравливаются до подложки для обеспечения доступа селективного травителя к жертвенному слою А1Аз. В результате селективного травления слоя А1Аз напряженная гетеропленка освобождается от связи с подложкой и сворачивается в трубку-свиток.

а бег

Рис. 1.1. Схематическая иллюстрация процесса формирования нанотрубок: а - слои 1пАз и ваАБ с разными постоянными решеток в свободном состоянии; б - сопряжение слоев с помощью эпитаксиального роста; в - изгиб двухслойной пленки при ее освобождении от связи с подложкой; г - самосворачивание двухслойной пленки в трубку при селективном удалении жертвенного слоя А1Аз, дополнительно выращенного между пленкой и подложкой

Предлагаемый метод формирования трехмерных микро- и нанообъектов может быть применим к полупроводникам, металлам, диэлектрикам, технология выращивания которых методами молекулярно-лучевой эпитаксии хорошо отработана. В работах [34, 35, 36] были изготовлены 810е/81 трубки с диаметром от 10 мкм до 10 нм, в работе [37] получены металлические микро- и нанотрубки из TiM.ii пленок.

В работах [34, 38, 39, 40, 41] описанный подход получил дальнейшее развитие.

В работе [40] рассмотрены возможности увеличения разнообразия трехмерных объектов, изготовляемых сворачиванием тонких пленок различной конфигурации. При этом получается множество трехмерных объектов разнообразной формы.

Основными достоинствами свернутых гетеропленок является следующее:

- диаметр D свернутых гетероструктур задается в процессе МЛЭ роста исходной структуры с высокой точностью в диапазоне от сотен микрон до нескольких нанометров [32];

- свернутые гетеропленоки могут быть изготовлены из широкого набора материалов, включая InGaAs/GaAs [32, 33], SiGe/Si [35, 36, 37], пленки Ленгмюра-Блоджетт [42], а также металлы [27] и диэлектрики;

-высокое качество выращенных МЛЭ гетероструктур позволяет получать свернутые гетероструктуры длиной до нескольких сантиметров с гладкими, однородными по толщине стенками;

- метод формирования свернутых гетероструктур стыкуется с технологией изготовления интегральных схем;

- физические свойства свернутых гетероструктур также задаются выбором материалов исходной гетероструктуры.

Полупроводниковые трубки имеют ряд свойств, необходимых для практического применения в устройствах микро- и наноэлектроники, микромеханики. Прежде всего, значительная механическая прочность трубок при нанометровой толщине трубок [32].

Трубки устойчивы к окислению при комнатной температуре [32], что связано, по-видимому, с пассивацией поверхности в условиях формирования трубок.

1.3. Миниатюрный датчик Пито на основе микротрубок

На основе микротрубок, свернутых из гетеропленки InGaAs/GaAs/Au, была изготовлена миниатюрная трубка Пито. Конструктивно устройство состояло из трех элементов: приемника давления, пневмотрассы и приемной трубки (рис. 1.2). В качестве приемника давления использовался дифференциальный датчик давления (Honeywell, 100 psi). Пневмотрасса была выполнена из стеклянной трубки, изогнутой под углом 90-120°. Стеклянная трубка имела длину 15-20 мм и внешний диаметр порядка 0,3 -0,4 мм. Одним концом стеклянная трубка герметично закреплялась непосредственно к приемному отверстию датчика давления. Другой конец стеклянной трубки имел сужение, в которое помещалась приемная микротрубка. Сужение обеспечивалось вытягиванием стеклянной трубки над огнем спиртовки, затем трубка обламывалась в самом узком месте. Пространство между внутренней поверхностью стеклянной трубки и микротрубкой заполнялось эпоксидным компаундом. Приемная микротрубка имела внешний диаметр 12 мкм при толщине стенки s 0,1 мкм.

Рис. 1.2. Миркотрубка Пито

Необходимо сказать, что достаточно большой диаметр стеклянной трубки (0,3 - 0,4 мм) диктуется условием прочности (на конце стеклянная трубка имеет диаметр порядка 100 мкм). Дело в том, что если диаметр будет маленьким, например 50 мкм, то, как было обнаружено экспериментально, при обтекании ее потоком (особенно вблизи сопла), стеклянная трубка начинает вибрировать. Причем амплитуда колебаний может достигать 200 мкм. Следует также отметить, что торец стеклянной трубки, перед тем как туда вставить микротрубку, специально затачивался для придания ему обтекаемой формы {рис. 1.2). Необработанная трубка, вытянутая над огнем спиртовки и обломанная, имеет плохо обтекаемую форму, что может повлиять на результаты измерения.

Диаметр и длина стеклянной трубки выбирались из следующих соображений: трубка не должна вибрировать при обтекании ее потоком и иметь минимальный объем пневмотрассы, чтобы давление внутри пневмотрассы быстро устанавливалось. Вычисленный объем пневмотрассы в совокупности с объемом над мембраной датчика давления не превышал 25 мм3.

Для определения постоянной времени микротрубки Пито были проведены специальные эксперименты. К камере, объемом 2 5 см3, присоединялся датчик давления и микротрубка Пито. В камеру подавалось давление. Время срабатывания вентиля не превышало 0,2 с. Показания датчика давления и микротрубки Пито в зависимости от времени приведены на рис. 1.3.

4

3.5 3

| 2.5

8

е^ 2

1.5 1

0.5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 I, мс

Рис. 1.3. Отклик микротрубки Пито на изменение давления

Вычисленная постоянная времени миниатюрного датчика составляла = 1 с.

Пример использования микротрубки Пито приведен в гл. 4.

1.4. Изготовление трубчатого датчика термоанемометра

Для создания трубчатых датчиков необходимо было решить следующие задачи:

- определить планарную геометрию создаваемых датчиков;

- подобрать материал гетеропленки и токопроводящего покрытия, а так же их толщины;

- разработать технологический маршрут создания микротрубок и их массивов;

- определить статические, частотные и температурные характеристики микротрубок;

- провести испытание созданных датчиков в реальных газовых дозвуковых и сверхзвуковых течениях.

1.4.1 Би-металлические структуры

Для изготовления трубок из металлических пленок была проведена большая работа по выбору материала трубки и определению толщины его напыления с тем, чтобы при последующей скрутке получить необходимый диаметр (5-15 мкм) чувствительного элемента создаваемого датчика. На рис. 1.4 схематически приведен шаблон, который использовался для напыления металла. Длина чувствительного элемента задавалась равной 1000, 600 и 300 мкм. Различная ширина передней части структуры определяет различное число витков (1, 2 или 3 витка). Рядом приведена фотография части подложки с изготовленными на ней структурами.

-

- 1

мГ ' ч т

ьгушкА / '■'г-М.'.Н

- :

. 1 ---- » , 1 •

Используя шаблоны были последовательно выращены различные металлические структуры (рис. 1.5).

1000 600 300

36

75

110

п п п

п п п

п п п

2000

Рис. 1.4. Шаблон и фотография части подложки, в мкм

500 Аи

1000 Т| 500 Аи

300 Аи 300 N1 300 N1

500 Т1 300 Т1 300 йе 300 "П

50 Аи 50 Аи 50 Аи

Рис. 1.5. Металлические структуры, с которыми проводились эксперименты, в А

Результаты работы с металлическими структурами вне зависимости от материала и толщины показали:

- плохую скручиваемость структур (рвутся, не образуя трубок);

- недостаточную прочность скрученных структур;

- разрушение при пропускании небольшого тока.

Анализ работы с металлическими структурами убедил нас, что более перспективными являются структуры на основе пленок 1пОаАз/ОаАз.

1.4.2. GaAs/InGaAs структуры

По изготовлению скрученных полупроводниковых структур ЫСаАэ/ОаАз в ИФП СО РАН накоплен большой опыт.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анискин, Владимир Михайлович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Lin L., Pisano A. Silicon-processed microneedles // Journal of Microelectromechanical Systems. 1999. Vol. 8. P.78-84.

2. Son Il-S., Lai A., Hubbard В., Olsen T. A multifunctional silicon-based microscale surgical system // Sensors and Actuators A. 2001.Vol. 91. P. 357-362.

3. Mailly F., Giani A., Bonnot R., Temple-Boyer P., Pascal-Delannoy F., Foucaran A., Boyer A. Anemometer with hot platinum thin film // Sensors and Actuators Sensors and Actuators A: Physical. 2001. Vol. 94, Iss. 1-2. P. 32-38.

4. Hinze J.O. Turbulence an Introduction to its Mechanism and Theory, McGraw-Hill Book Company, INC., New York. 1959. 680 P.

5. Gopel W., Hesse J., Zemel J. N. Sensors, A Comprehensive Survey // Mechanical sensors, Vol. 7, edited by H. H. Bau, N. F. de Rooij, and B. Kloeck, VCH Publishers Inc., New York (USA) 1994. 574 P.

6. Gopel W., Hesse J., Zemel J. N. Sensors, A Comprehensive Survey // Micro-and nanosensor technology/trends in sensor markets, Vol. 8, edited by H. Meixner and R. Jones, VCH Publishers Inc., New York (USA), 1995. 565 P.

7. Hung S., Wong S., Fang W. The development and application of microthermal sensors with a mesh-membrane supporting structure // Sensors and Actuators A 84. 2000. P.70-75.

8. Lachowicz J.T., Chokani N., Wilkinson S.P. Boudary-layer stability measurements in a hypersonic quiet tunnel // AIAA J. 1996. Vol. 34. P.2496-2500.

9. Lachowicz J. Т., Chokani N., Wilkinson S.P. Boundary Layer Stability Measurements Over a Flared Cone in a Hypersonic Quiet Tunnel // AIAA Journal. 1996. Vol. 34. P. 2496-2500.

10. Doggett G. P., Chokani N., Wilkinson S.P. Effects of Angle of Attack on Hypersonic Boundary Layer Stability in a Quiet Wind Tunnel // AIAA Journal. 1997. Vol. 35, P. 464-470.

11. Maslov A.A., Shiplyuk A.N., Sidorenko A.A., Arnal D. Leading-Edge Receptivity of a Hypersonic Boundary Layer on a Flat Plate // J. Fluid Mech. 2001. Vol. 426. P. 73-94.

12. Терехов В.И., Калинина С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы (обзор). Часть 1. Синтез и свойства наножидкостей. // Теплофизика и аэромеханика. Т. 17, №1. 2010. С. 1-15.

13. Терехов В.И., Калинина С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы (обзор). Часть 2. Конвективный теплообмен // Теплофизика и аэромеханика. Т. 17, №2. 2010. С. 173-188.

14. Tabeling P. Introduction to microfluids. Oxford: Oxford University Press, 2005.

15. Alvi F.S., Shih C., Elavarasan R., Garg G., KrothapalliA. Control of supersonic impinging jet flows using supersonic micrijets // AIAA J. 2003. Vol. 41. №.7. P.1347-1355.

16. Lou H., Alvi F.S., Shih C. Active and passive control of supersonic impinging jets // AIAA J. 2006. Vol. 44. №. l.P. 58-66.

17. Choi J.J., Annaswamy A.M., Lou H., Alvi F.S. Active control of supersonic impingement tones using steady and pulsed microjets// Exp. Fluids. 2006. Vol. 41. P. 841-855.

18. Tanney J.W. Fluidics. National Research Council of Canada, 1971.

19. Parmentier E.M., Wray K.L., Weiss R.F. Aerophysical plasma alleviation // Proceedings "The reentry plasma sheath and its effect on space vehicle electromagnetic systems". NASA Langley Research Center SP-252. 1970. Vol. 1. P. 579-616.

20. Akey N.D. Overveiw of RAM reentry measurements program // Proceedings "The reentry plasma sheath and its effect on space vehicle electromagnetic systems". NASA Langley Research Center SP-252. 1970. Vol. 1. P. 25-26.

21. Bayt R., Breuer K. Systems design and performance of hot and cold supersonic microjets // AIAA Paper.2001-0721 (January 2001, Reno, NV).

22. Zilic A., Hitt D.L., Alexeenko A.A. Numerical simulations of supersonic flow in a linear aerospike micronozzle // AIAA Paper. 2007-3984 (June, Miami, FL).

23. Chen J., Liu C. Development and Characterization of Surface Micromachined, Out-of-Plane Hot-Wire Anemometer // Journal of microelectromechanical systems. Vol. 12, № 6. 2003. P. 979988.

24. Chen. J., Liu C. Microscale out-of-plane anemometer. United States Patent, Patent No.: US 2005/0109102Al, Date of Patent May 26, 2005.

25. Chen J., Engel J., Chang M., Liu C. 3D Out-of-Plane Flow Sensor Array with Integrated Circuits // Proceedings of the 18th European Conference on Solid-State Transducers (Eurosensors XVI), Rome, Italy, September 2004.

26. Chen J., Engel J., Chang M., Liu C., A Monolithic Integrated Array of Out-of-Plane Hot-Wire Flow Sensors and Demonstration of Boundary-Layer Flow Imaging // Proceedings of the 18th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS '05), P. 299-302, Miami Beach, Fla, USA, 2005.

27. Ebefors T., Kalvesten E., Stemme G., Three dimensional silicon triple-hot-wire anemometer based on polyimide joints // IEEE Int. Workshop on Micro Electro Mechanical System (MEMS'98), Heidelberg, Germany, 1998.

28. Carlsson F., Thunblom M., Johansson P., Bakchinov A., Lofdahl L., Ebefors T., Stemme G. Using Silicon Based Hot-Wires for Turbulence Measurements. 1999, Signals, Sensors and Systems: Royal Institute of Technology, Sweden.

29. Ho C.-M., Tai Y.-C. Review: MEMS and its applications for flow control // Journal Fluid Engineering. 1996. Vol. 118, №. 9. P. 437-447.

30. Tsao T., Liu C., Tai Y.-C., Ho C. M. Micromachined magnetic actuator for active fluid control // Application of Micromachined to Fluid Mechanics /Eds. P.R. Banyopadhyay, K. S. Breuer, C. J. Biechinger. ASME. 1994. P. 31-38.

31. Joslin R. D., Erlebacher G., Hussaini M. Y. Active control of instabilities in laminar boundary-layer flows: Part I An Overview // AIAA Paper No. 97-094. 1997.

32. Prinz V.Ya., Seleznev V.A., Gutakovsky A.K. Self-formed InGaAs/GaAs Nanotubes: Concept, Fabrication, Properties. // The Physics of Semiconductors 1999, World Scientific ISBN: 981-024030-9 (CD).

33. Prinz V.Ya., Seleznev V.A., Gutakovsky A.K., Chekhovskiy A.V., Preobrazhenskii V.V., Putyato M.A., Gavrilova T.A. Free-standing and overgrown InGaAs/GaAs nanotubes, nanohelices and their arrays // Physica E. 2000. Vol. 6, P. 829-831.

34. Prinz V.Ya., Golod S.V., Mashanov V.l. Free-standing GeSi/Si micro- and nanotubes // Proceedings of the 7th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", St.Peterburg, Russia. 1999. P. 536-538.

35. Prinz V.Ya., Golod S.V., Mashanov V.l., Gutakovsky A.K. Free-standing conductive GeSi/Si helical microcoils, micro- and nanotubes // Compound Semiconductors 1999, Institute of Physics Conference. 2000. Series Number 166, P. 203-206.

36. Golod S.V., Prinz V.Ya., Mashanov V.l., Gutakovsky A.K., Fabrication of conducting GeSi/Si micro-and nanotubes and helical microcoils // Semiconductor Science and Technology. 2001. Vol. 16, P. 181-185.

37. Nastaushev Yu.V., Prinz V.Ya., Svitasheva, A technique for fabricating Au/Ti micro and nanotubes // Nanotechnology. 2005. Vlo. 16. P. 908-912.

38. Prinz V.Ya., Chehovskiy A.V., Preobrazhenskii V.V., Semyagin B.R. and Gutakovsky A.K. A technique for fabricating InGaAs/GaAs nanotubes of precisely controlled length // 9th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology". St.Petersburg, Russia. 2001. P. 74-77.

39. Prinz V.Ya., Grützmacher D., Beyer A., David C., Ketterer B., Deccard E.. A new technique for fabricating three-dimensional micro- and nanostructures of various shapes // Nanotechnology. 2001. №12, P. 1-4.

40. Prinz V. Ya., Vorob'ev А. В., Seleznev V. A., Three-dimensional structuring using self-rolling of strained InGaAs/GaAs films // Proc. 28 Int. Symp. Compound Semiconductors, Tokyo, Japan, 2001.

41. Vorob'ev A.B., Prinz V.Ya. Directional rolling of strained heterofilms // Semiconductor Science and Technology. 2002. Vol. 17. P. 614-616.

42. Prinz V.Ya., Seleznev V.A., Sveshnikova L.L., Badmaeva J.A. Precise micro- and nanotubes formed by scrolling Langmuir-Blodgett/GaAs/InGaAs films // Proceedings 8th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", St. Peterburg, Russia. 2000. P. 92-94.

43. Патент РФ №2353998,. Способ изготовления датчика скорости потока газа и жидкости / Селезнев В.А., Принц В.Я. МПК8 H01L 21/18

44. Hagen G. Über die Bewegung des Wassers in engen cylindrischen Röhren // Pogg. Annal. d. Phys. u. Chemie (2), 1839. Vol. 16, P. 423-442.

45. Poiseuille J.L.M. Recherches experimentales sur les movement des liquides dans les tubes de tres petits diameters // C.R., 1841. Vol. 11, P. 961-1041.

46. Stokes G.G. On the Theories of the Internal Friction of Fluids in Motion, and of the Equilibrium and Motion of Elastic Solids // Trans. Of the Cambridge Philos. Soc., 1845. Vol. 8, P. 287-305.

47. Reynolds O. An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels // Phil. Trans. Roy. Soc., 1883.

48. Lord Rayleigh On the question of the stability of the Flow of Fluids // Phil. Mag. (5), 1892. Vol. 34 ,1. 206, P. 59-70.

49. Darcy H. Recherches Experimentales Relatives au Mouvement de l'Eau dans les Tuyax // Memoires a l'Academie d. Sciences de l'lnstitute imperial de France, 1858. Bd. 15, P. 141.

50. Nikuradse J. Law of Flow in Rough Pipes // Technical memorandum 1292, National Advisory Committee for Aeronautics; translation of "Stromungsgesetze in rauhen Rohren," VDIForschungsheft 361, 1950. Beilage zu "Forschung auf dem Gebiete des Ingenie urwesens" Ausgabe В Band 4, 1933.

51. Dean W.R. Note of the Motion of Fluid in a Curved Pipe // Phil. Mag., 1927. Vol. 4, I. 20, P. 208-223.

52. Obot N. Toward a better understanding of friction and heat/mass transfer in microchannels - a literature review// Microscale Thermophys. Eng. 2003. Vol. 6. P. 155-173.

53. Morini G.L. Single-phase convective heat transfer in microchannels: a review of experimental results // International Journal of Thermal Sciences. 2004. Vol. 43. P. 631-651.

54. Hetsroni G. Fluid flow in micro-channels // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2005. Vol. 48. P. 1982-1998.

55. Steinke M.E., Kandlikar S.G. Single-phase liquid friction factors in microchannels // International Journal of Thermal Sciences. 2006. Vol. 45. P. 1073-1083.

56. Kandlikar S.G. Microchannels and minchannels -history, terminology, classification and current research needs // First International Conference on Microchannels and Minichannels, April 24-25, 2003, Rochester, New York, USA, ICMM2003-1000

57. Bontemps A. Measurements of single-phase pressure drop and heat transfer coefficient in micro and minichannels // Microscale Heat TransferFundamentals and Applications, Springer, 2005.

58. Mala Gh.M., Li D. Flow characteristics of water in microtubes // International Journal of Heat and Fluid Flow. 1999. Vol. 20. №.2. P. 142-148.

59. Li Z.-X., Du D.-X., Guo Z.-Y. Experimental study on flow characteristics of liquid in circular microtube //Nanoscale Microscale Thermophys. Eng. 2003. Vol. 7. P. 253-265.

60. Kandlikar S.G., Joshi S., Tian S. Effect of Surface Roughness on Heat Transfer and Fluid Flow Characteristics at Low Reynolds Numbers in Small Diameter Tubes // Heat Transfer Engineering. 2003. Vol. 24. No. 3. P. 4-16.

61. Cui H.-H., Silber-Li Z.-H. Flow characteristics of liquids in microtubes driven by a high pressure // Phys. Fluids. 2004. Vol. 16. P. 1803-1810.

62. Rands C., Webb B.W., Maynes D. Characterization of transition to turbulence in microchannels // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49. P. 2924-2930.

63. Celata G.P., Cumo M., McPhail S., Zummo G. Characterization of fluid dynamic behaviour and channel wall effects in microtube // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2006. Vol. 27. No. 1. P. 135-143.

64. Lorenzini M., Morini G.L., Henning T., Brandner J. Uncertainty assessment in friction factor measurements as a tool to design experimental set-ups // International Journal of Thermal Sciences. 2009. Vol. 48. P. 282-289.

65. Barlak S., Yapici S., Sara O.N. Experimental investigation of pressure drop and friction factor for water flow in microtubes // International Journal of Thermal Sciences. 2011. Vol. 50. P. 361 -368.

66. Judy J., Maynes D., Webb B.W. Characterization of frictional pressure drop for liquid flows through microchannels // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45. P. 34773489.

67. Chen Yu-T., Kang S.-W., Tuh W.-C., Hsiao T.-H., Experimental Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer in Microchannels // Tamkang Journal of Science and Engineering, 2004. Vol. 7, No. 1,P. 11-16.

68. Wu H.Y., Cheng P. Friction factors in smooth trapezoidal silicon microchannels with different aspect ratios // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2003. Vol. 46. P. 2519-2525.

69. Morini G.L. Laminar-to-turbulent flow transition in microchannels // Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. 2004. Vol. 8, No 1, P. 15-30.

70. Lelea D., Nishio S., Takano K. The experimental research on microtube heat transfer and fluid flow of distilled water // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47. P. 28172830.

71. Wook Y.H., Kim M.S. The pressure drop in microtubes and the correlation development // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006. Vol. 49. P. 1804-1812.

72. Morini G.L., Lorenzini M., Colin S., Geoffroy S. Experimental Analysis of Pressure Drop and Laminar to Turbulent Transition for Gas Flows in Smooth Microtubes // Heat Transfer Engineering, 2007. Vol. 28,1. 8-9. P. 670-679.

73. Li Z., He Ya-L., Tang G.-H., Tao W.-Q. Experimental and numerical studies of liquid flow and heat transfer in microtubes International // Journal of Heat and Mass Transfer. 2007. Vol. 50. P. 3447-3460.

74. Kohl M.J., Abdel-Khalik S.I., Jeter S.M., Sadowski D.L. An experimental investigation of microchannel flow with internal pressure measurements // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2005. Vol. 48. No. 8. P. 1518-1533.

75. Costaschuk D., Elsnab J., Petersen S., Klewicki J.C., Ameel T. Axial static pressure measurements of water flow in a rectangular microchannel // Experiments in fluids. 2007. Vol. 43. No. 6. P. 907-916.

76. Baviere R., Ayela F. Micromachined strain gauges for the determination of liquid flow friction coefficients in microchannels // Meas. Sci. Technol. 2004. Vol. 15. P. 377-383.

77. Yang W.-H., Zhang J.-Z., Cheng H.-E. The study of flow characteristics of curved microchannel // Applied Thermal Engineering. 2005. Vol. 25, No. 13. P. 1894-1907.

78. Chu J.-C., Teng J.-T., Greif R. Experimental and numerical study on the flow characteristics in curved rectangular microchannels // Applied Thermal Engineering. 2010. Vol. 30. P. 1558-1566.

79. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивления. М.: Машиностроение, 1992.

80. Шиллер Л. Движение жидкостей в трубах. М.: ОНТИ НКТП СССР, 1936.

81. Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics, Donsqing Li(Ed.), Springer, 2008.

82. Chen Y.-T., Kang S.-W., Tuh W.-C., Hsiao T.-H. Experimental Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer in Microchannels // Tamkang Journal of Science and Engineering, 2004. Vol. 7, No. 1,P. 11-16.

83. Tsai H.-H., Lin C.-Y., Huang C.-F., Chien C.-M., Hsieh S.-S. Gas flow in a long microchannel // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47. P. 3877-3887.

84. Cui H.-H., Silber-Li Z.-H. Flow characteristics of liquids in microtubes driven by a high pressure // Physics of fluids. 2004. Vol. 16, No 5. P. 1803-1810.

85. Li Z.-X., Du D.-X., Guo Z.-Y. Experimental study on flow characteristics of liquid in circular microtubes // Microscale thermophysical engineering. 2003. Vol. 7. P. 253-265.

86. Zhang L., Gu F., Tong L., Yin X., Simple and cost-effective fabrication of two-dimensional plastic nanochannels from silica nanowire templates // Microfluid Nanofluid. 2008. Vol. 5. P. 727732.

87. Патент РФ № 2428763. Способ получения канальной матрицы. Романов С.И., Вандышева Н.В., Семенова О.И., Косолобов С.С. 10.09.2011.

88. Гиневский А.С., Власов Е.В., Каравосов Р.К. Акустическое управление турбулентными струями. М.: ФМЛ. 2001. 240 с.

89. Brown С.А. Acoustics of excited jets - A historical perspective //NASA TM. 2005-213889.

90. Козлов В.В., Грек Г.Р., Лефдаль Л.Л., Чернорай В.Г., Литвиненко М.В. Роль продольных локализованных структур в процессе перехода к турбулентности в пограничных слоях и струях (обзор) // ПМТФ. 2002. Т. 43, № 2. С. 62-76.

91. Литвиненко M. В., Козлов В.В., Козлов Г. В., Грек Г.Р. Влияние продольных полосчатых структур на процесс турбулизации круглой струи // ПМТФ. 2004. Т. 45, № 3. С. 50-60.

92. Козлов Г. В., Грек Г.Р., Сорокин A.M., Литвиненко Ю. В. Влияние начальных условий на срезе сопла на структуру течения и устойчивость плоской струи // Вестник НГУ. Физика.

2008, вып. 3. С. 25-37.

93. Козлов В.В., Грек Г.Р., Литвиненко Ю. А., Козлов Г. В., Литвиненко М. В. Дозвуковые круглая и плоская макро- и микроструи в поперечном акустическом поле // Вестник НГУ, Физика. 2010. Т. 5, вып. 2. С. 28- 43.

94. Козлов Г.В., Грек Г.Р., Литвиненко Ю.А., Козлов В.В. Дозвуковая круглая струя и плоская макро- и микроструи в поперечном акустическом поле // Доклады РАН. 2011. Т. 435. № 1.С. 48-53.

95. Грек Г.Р., Козлов В.В., Литвиненко Ю.А. Устойчивость дозвуковых струйных течений. Учебное пособие. Новосибирск: РИЦ НГУ. 2012.

96. Chie G., Shen С.H., Wang Z.B. Pecular phenomenon of micro-free-jet flow // Phys. Fluids.

2009. Vol. 21. P. 1-13.

97. Леманов В.В., Терехов В.И., Шаров К.А., Шумейко A.A. Экспериментальное исследование затопленных струй при низких числах Рейнольдса // Письма в ЖТФ. 2013. Т 39, N 9. С. 34-40.

98. Леманов В.В., Терехов В.И., Шаров К.А., Шумейко A.A. Экспериментальное исследование микроструй // Вестник Нижегородского университета. 2011. N 4, Ч. 5. С. 23052307.

99. Шиплюк А.Н., Бунтин Д.А., Маслов A.A., Чокани Н. Нелинейные механизмы начальной стадии ламинарно-турбулентного перехода при гиперзвуковых скоростях // ПМТФ. 2003. Т. 44, № 5. С. 63-70.

ЮО.Вулис Л. А., Кашкаров В. П. Теория струй вязкой жидкости. М.: Наука, 1965.

101.Reynolds W.C., Parekh D.E., Juvet P.J.D., Lee M.J.D. Bifurcating and blooming jets // Annu, Rev. Fluid Mech. 2003. Vol. 35. P. 295-315.

102.Danalia I., van Boersma B. Direct numerical simulation of bifurcating jets // Phys. Fluids. 2000. Vol. 12. No. 5. P. 1255-1257.

103.Love E.S. at al. Experimental and Theoretical Studies of Axisymmetric Free Jets: NASA Technical Report. 1959. R-6. P. 1-292 [Экспериментальное и теоретическое исследование осесимметричных свободных струй / Пер. с англ. №40285/4; Бюро переводов ВИНИТИ. М., 1964. 352 е.]

104.Глазнев В.H., Сулейманов Ш. Газодинамические параметры слабонедорасширенных свободных струй. Новосибирск: Наука. 1980.

105.Остапенко В. А., Слотчин A.B., Серов Ю.В., Кудрявцев А.Н. Исследование многоволновой структуры сверхзвуковой неизобарической струи. Отчет №1770, ИТПМ СО АН СССР. 1987.

106.Миронов С.Г. Исследование волновых процессов в гиперзвуковых и сдвиговых течениях: Диссертация ... доктора физико-математических наук. Новосибирск, 2002.

107.Погорелов В.И. Параметры, определяющие дальнобойность сверхзвуковой газовой струи // ЖТФ. 1977. Т. 47. В. 2. С. 444-445.

108.Shirie J.W., Siebold J.G. Length of supersonic core of jets // AIAA J. 1967. Vol. 5. N. 11. P. 2062-2064.

109.Scroggs S.D., Settles G.S. An experimental study of supersonic microjets // Exp. Fluids. 1996. Vol. 21. P. 401-409.

1 lO.Phalnicar K.A., Kumar R., Alvi F.S. Experiments on free and impinging microjets // Exp. Fluids. 2008. Vol. 44. P. 819-830.

Ш.Петунин А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. Москва, Машиностроение, 1996, 380с.

112.3апрягаев В.И., Слотчин A.B., Киселев Н.П. Исследование структуры сверхзвуковой струи при изменении геометрии входного участка сопла. // ПМТФ. 2002. Т. 43, № 4. С. 58-64. ПЗ.Трошин А.И., Запрягаев В.И., Киселев Н.П. Расчетно-экспериментальное исследование сверхзвуковой слабонедорасширенной струи // Труды ЦАГИ. Вып. 2710. 2013. С. 111-120. 114.Запрягаев В.И., Миронов С.Г., Слотчин A.B. Спектральный состав волновых чисел продольных вихрей и особенности структуры течения в сверхзвуковой струе // ПМТФ. 1993. Т. 34. № 5. С. 41-47.

115.Желтухин H.A., Запрягаев В.И., Слотчин A.B., Терехова Н.М. Спектральный состав и структура стационарных вихревых возмущений Тейлора-Гетлера сверхзвуковой неизобарической струи // ДАН. 1992. Т. 325. № 6. С. 1133-1137.

116.Запрягаев В.И., Слотчин A.B. Трехмерная особенность структуры течения в сверхзвуковой недорасширенной струе // ПМТФ. 1991. № 4. С. 42-47.

117.Авдуевский B.C., Иванов A.B., Карпман И.М., Трасковский В.Д., Юделович М.Я. Влияние вязкости на течение в начальном участке сильно недорасширенной струи. Докл. АН СССР, 1971, т. 197, №1, с. 46-49.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЕ

По материалам диссертации имеется два патента, опубликовано 15 статей из списка, рекомендованного ВАК, 40 публикаций в материалах российских и международных конференциях.

1. Патент РФ №2207576. Датчик термоанемометра / Шиплюк А.Н., Селезнев В.А., Анискин В.М. Опубл. 27.06.2003.

2. Aniskin V.M., Shiplyuk A.N., Maslov A.A., Prinz V.Ya., Seleznev V.A. Nano-Fabricated Hot-Tubes for Flow Measurements: AIAA Paper, 2005-1212.

3. Анискин B.M., Фомин B.M., Шиплюк A.H., Маслов A.A., Пай В.В., Принц В.Я., Селезнев В.А. Трубчатые датчики термоанемометров с высоким пространственным и временным разрешением // Доклады академии наук. 2006. Т. 407, № 1. С. 40-43.

4. Aniskin V.M., Maslov A.A., Shiplyuk A.N., Prinz V.Ya., Seleznev V.A. Gas flow control by means of micotubes // International Conference on the Methods of Aerophysical Research, abstr., Novosibirsk, 2007. P. 161-165.

5. Aniskin V.M., Maslov A.A., Shiplyuk A.N., Prinz V.Ya., Seleznev V.A. Micro hot-tubes: measurements and flow control // 1st European Conference on Microfluidics. Bologna, 2008: book of abstracts. Paris. SHF publ., 2008. P. 170.

6. Анискин B.M., Селезнев B.A., Принц В.Я., Маслов A.A., Генерация и регистрация возмущений в потоке газа. Часть 1. Формирование массивов микротрубчатых нагревателей и сенсоров // ПМТФ. 2009. Т. 50, № 2. С. 145-151.

7. Анискин В.М., Селезнев В.А., Принц В.Я., Шиплюк А.Н., Маслов A.A., Матвиенко P.C. Генерация и регистрация возмущений в потоке газа. Часть 2. Эксперименты с массивами микротрубчатых нагревателей и сенсоров // ПМТФ. 2009. Т. 50, №3. С. 112-117.

8. Анискин В.М., Адаменко К.В. Исследование динамики течения жидкости в микроканалах различного удлинения // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: тезисы докладов Всероссийского семинара. Новосибирск, 2009. С. 10.

9. Анискин В.М., Миронов С.Г. Структура сверхзвуковой плоской микроструи // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: тезисы докладов Всероссийского семинара. Новосибирск, 2010. С. 14.

10. Патент РФ №2384465. Способ управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата и устройство для его осуществления / Анискин В.М., Селезнев В.А., Шиплюк А.Н. Опубл. 20.03.2010, Бюл. № 8.

11. Ансикин В.М., Фомин В.М., Маслов А.А., Миронов С.Г., Цырюльников И.С. Газодинамическая структура течения и развитие возмущений в микроструях // Доклады академии наук. 2010. Т. 433, № 5. С. 635-638.

12. Ансикин В.М., Адаменко К.В., Маслов А.А. Экспериментальное определение коэффициентов гидравлического сопротивления прямолинейного и криволинейного микроканалов // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2010. Т. 5, вып. 3. С. 63-70.

13. Анискин В.М., Адаменко К.В. Экспериментальное определение коэффициента гидравлического сопротивления криволинейного микроканала // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: тезисы докладов Всероссийского семинара. Новосибирск, 2010. С. 13

14. Aniskin V.M., Maslov А.А., Mironov S.G., Tsirulnikov I.S., Bountin D.A. Experimental investigation of microjets receptivity to acoustic disturbances // 2nd European conference on Microfluidics. Toulouse, 2010: book of abstracts. Paris. SHF publ., 2010. P. 192.

15. Анискин B.M., Миронов С.Г., Цырюльников И.В. Экспериментальное исследование восприимчивости микроструй к акустическим возмущениям // Струйные, отрывные и нестационарные течения: сборник тезисов семинара с международным участием. Санкт-Петербург, 2010. С. 98.

16. Aniskin V.M., Maslov A.A., Adamenko K.V. Internal pressure measurements in a straight and curved microchannel // 2nd European conference on Microfluidics. Toulouse. 2010: Paris. SHF publ., 2010, book of abstract. P. 213.

17. Анискин B.M., Миронов С.Г. Экспериментальное исследование структуры сверхзвуковой осесимметричной микроструи // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: тезисы докладов Всероссийского семинара. Новосибирск, 2011. С. 22.

18. Анискин В.М., Адаменко К.В., Маслов А.А. Экспериментальное определение коэффициента гидравлического сопротивления микроканалов // ПМТФ. 2011. Т.52, №1. С. 24-30.

19. Ансикин В.М., Маслов А.А., Миронов С.Г. Влияние размера сопла на дальнобойность сверхзвуковой микроструи // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, вып. 22. С. 10-15.

20. Анискин В.М., Адаменко К.В., Измерение давления внутри прямолинейного и криволинейного микроканалов // Фундаментальные проблемы теоретической и прикладной механики, Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. № 4, Ч. 5. С.1961-1962.

21. Aniskin V.M., Mironov S.G., Maslov A.A. The structure of supersonic underexpanded nitrogen microjets // 3rd Micro and Nano Flows Conference. Thessaloniki, Greece, 2011: proc. CD ROM. ISBN 978-1-902316-98-7.

22. Анискин B.M., Миронов С.Г., Маслов А.А. Развитие стационарных возмущений в недорасширенных осесимметричных и двумерных микроструях // Струйные, отрывные и нестационарные течения: сборник тезисов семинара с международным участием. Томск, 2012. С. 15-17.

23. Анискин В.М., Бунтин Д.А., Маслов А.А, Миронов С.Г., Цырюльников И.С. Исследование устойчивости дозвуковой газовой микроструи // ЖТФ. 2012. Т. 82, вып. 2. С. 17-23.

24. Aniskin V.M., Mironov S.G., Maslov А.А. The structure of supersonic two-dimensional and axisymmetric microjets // Int. J. Microscale and Nanoscale Thermal and Fluid Transport Phenomena. 2012. Vol. 3, № 1. P. 49-59.

25. Анискин B.M., Адаменко K.B., Маслов А.А. Измерение давления внутри микроканалов различной формы // Наносистемы: физика, химия, математика. 2012. Т. 3, № 2. С. 37^46.

26. Анискин В.М. Датчики на основе микротрубок: применение в газовой динамике, // Датчики и системы. 2012. №3. С. 13-18.

27. Анискин В.М., Миронов С.Г., Бунтин Д.А., Цырюльников И.С., Маслов А.А., Применение биспектрального анализа для исследования неустойчивости дозвуковых микроструй. // Струйные, отрывные и нестационарные течения: сборник тезисов семинара с международным участием. Томск. 2012. С. 11-14.

28. Aniskin V.M., Mironov S.G., Maslov А.А. The Experimental Investigation of Supersonic Core Length of Microjets // 3nd European Conference on Microfluidics. Heidelberg, Germany, 2012: book of abstracts. Paris. SHF publ., 2012. P. 188.

29. Aniskin V.M., Mironov S.G., Maslov A.A. Investigation of the structure of supersonic nitrogen microjets // Microfluidics and Nanofluidics. 2013. Vol. 14, Iss. 3. P. 605-614.

30. Анскин В.M., Миронов С.Г., Маслов A.A. Реламинаризация в сверхзвуковых микроструях при низких числах Рейнольдса // Письма в ЖТФ. 2013. Т. 39, вып. 16. С. 47-54.