19092.小流道內(nèi)氣液界面現(xiàn)象及兩相流動(dòng)壓降研究

1、小流道內(nèi)氣液界面現(xiàn)象及兩相流動(dòng)壓降研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：王慶華指導(dǎo)教師：陳德奇副教授專業(yè)：動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院二O一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要小流道具有良好的傳熱傳質(zhì)性能以及高度集成性等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于微電子、生物醫(yī)療、低溫制冷、化工工業(yè)、動(dòng)力工程以及航空航天等行業(yè)。由于小流道的特殊性，在兩相流動(dòng)特性上，與常規(guī)流道存在一定差異，許多適用于常規(guī)流道的兩相壓降預(yù)

2、測(cè)模型和流型圖應(yīng)用于小流道內(nèi)兩相壓降及流型的預(yù)測(cè)時(shí)，難以得到好的預(yù)測(cè)結(jié)果。因此有必要對(duì)小流道內(nèi)兩相流型和壓降開(kāi)展進(jìn)一步的研究。本文主要從可視化實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩個(gè)方面對(duì)小流道內(nèi)氣液兩相流開(kāi)展研究，分析了不同空泡份額（液相質(zhì)量流速、氣相流量），不同氣體工質(zhì)（氮?dú)?、空氣、二氧化碳以及氬氣），不同流道尺寸（D=1mm、D=2mm、D=6mm）對(duì)氣液兩相界面形態(tài)和壓降的影響。實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬結(jié)果表明，對(duì)于以氮?dú)鉃闅庀喙べ|(zhì)的D=2mm流道，在給定

3、氣相流量下，隨著液相質(zhì)量流速的增加，觀察到的氣液界面形態(tài)均為拉長(zhǎng)型氣彈；兩相壓降隨著液相質(zhì)量流速的增加而單調(diào)增加。然而在給定液相質(zhì)量流速下，隨著氣相流量的增加，對(duì)應(yīng)的氣液界面形態(tài)為拉長(zhǎng)型氣彈；兩相壓降隨著氣相流量的增加先減小后增大。實(shí)驗(yàn)中觀察到氣彈有三種界面形態(tài)：光滑界面、氣泡氣彈界面、氣彈氣彈界面，且界面處存在強(qiáng)烈的界面波動(dòng)。上述工況數(shù)值模擬結(jié)果與可視化實(shí)驗(yàn)觀察到的氣液界面形態(tài)相符。在D=2mm流道內(nèi)，對(duì)于給定液相質(zhì)量流速的四種不同氣

4、相工質(zhì)，隨著氣體流量的增加，二氧化碳和氮?dú)獾钠骄鶜馀蓍L(zhǎng)度單調(diào)增加；而氬氣和空氣的平均氣泡長(zhǎng)度先減小后增大，且二氧化碳的平均氣泡長(zhǎng)度最短；除二氧化碳外其他三種氣體連續(xù)氣彈之間的平均距離減小。以氮?dú)鉃闅庀喙べ|(zhì)，在給定液相質(zhì)量流速和氣相流量下，觀察到不同流道尺寸（D=1mm、2mm、6mm）下的氣液界面形態(tài)分別為拉長(zhǎng)型氣彈、拉長(zhǎng)型氣彈以及拉長(zhǎng)型泡狀流；隨著流道尺寸的增加，Mo數(shù)保持不變，Eo數(shù)逐漸變大，表面張力相對(duì)于重力的作用越不明顯，因此氣