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摘要
为推进凝结核粒子计数器(CPC)的研发并提升其检测性能，系统开展了CPC粒子生长器内的流场数值模拟和流量配比优化研究。对粒子生长器的基本结构和分析模型进行设计建立，通过Fluent软件模拟研究了粒子生长器内流场的参数分布情况，以及流量配比对饱和度等参数变化和CPC理论计数效率的影响。模拟结果表明，鞘流结构能够约束气溶胶颗粒保持在流场轴心处饱和度高的位置流动，且流量比越高，气溶胶颗粒的扩散范围越小；在一定范围内提升流量比可以增大蒸汽质量分数以及饱和度的值，降低临界直径。在最优化流量参数下，所设计粒子生长器颗粒扩散范围仅4 mm,流场内最高饱和度值可达7以上。基于数值模拟数据，自主研发了CPC测量系统，并开展了计数效率校准实验，结果表明在7～200 nm粒径范围内13个点位的校准相对误差均低于9%,符合校准规范。因此，基于数值模拟的CPC内粒子生长器结构设计及操作参数优化对CPC的研发具有指导意义。
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