微通道內(nèi)氣液兩相流及氣泡行為研究.pdf

1、微流體技術(shù)是近年來興起的一種前沿技術(shù),氣液兩相流是其重要的研究內(nèi)容。本文用自制的激光影像系統(tǒng)、高速攝像儀研究了微通道內(nèi)氣液兩相流、氣泡的生成及流動(dòng)特性;用微粒子成像測速儀(micro-PIV)研究了微流體內(nèi)的速度場分布。具體研究內(nèi)容包括:
　　 觀測了豎直矩形微通道內(nèi)氣液兩相流流型:泡狀流、彈狀流、環(huán)狀流、環(huán)狀一分層流、分層流。建立了相應(yīng)的流型轉(zhuǎn)變圖。提出了一個(gè)液膜厚度的預(yù)測模型,預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。
　　 研究了錯(cuò)

2、流T型微通道內(nèi)氣泡在牛頓流體及非牛頓流體內(nèi)的生成。氣泡在牛頓流體中的生成區(qū)域可以分為擠壓區(qū)、過渡區(qū)和滴狀區(qū)。提出了各區(qū)域內(nèi)氣泡尺寸的預(yù)測模型。非流頓流體PAAm溶液的剪切變稀特性影響氣泡頭的形狀、氣泡生成過程以及氣泡的生成體積。
　　 用micro-PIV測量了方形截面微通道內(nèi)單相流的流場分布,實(shí)驗(yàn)值與理論值吻合良好。速度場分布的測量結(jié)果提供了一種預(yù)測非牛頓流體流變性質(zhì)的新方法。
　　 研究了聚焦流十字型微通道內(nèi)氣泡在牛

3、頓流體及非牛頓流體中的生成機(jī)理?？疾炝瞬僮鳁l件對彈狀氣泡生成過程及尺寸的影響,并提出了氣泡夾斷速度和生成尺寸的預(yù)測模型。研究表明彈狀氣泡的生成過程分為膨脹、夾斷和脫離三個(gè)階段,氣泡頭頸部在夾斷階段的速度由流體內(nèi)產(chǎn)生的積壓控制;脫離階段中氣泡頭頸部最小寬度與剩余時(shí)間呈系數(shù)為1/3的指數(shù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)非牛頓流體PAAm溶液對氣泡頭產(chǎn)生拉伸作用,提出了基于氣液流量比和雷諾數(shù)比的氣泡尺寸預(yù)測模型?；跉馀菪螤詈土鲌龇植嫉年P(guān)系,提供了一種定性預(yù)測

4、流體流變性質(zhì)的新方法。
　　 研究了氣泡在含有突擴(kuò)結(jié)構(gòu)的微通道內(nèi)的聚并現(xiàn)象。隨著牛頓流體表面張力的減小,聚并概率大大降低。氣泡在非牛頓流體中的聚并時(shí)間隨著聚并位置的增大而增大,隨著兩相連氣泡之間的距離的減小而減小。發(fā)現(xiàn)了兩種不同的聚并機(jī)理。
　　 研究了氣泡在含有環(huán)形結(jié)構(gòu)的微通道內(nèi)的流動(dòng)行為。發(fā)現(xiàn)了氣泡在T型分岔口的六種不同行為。提出了T型分岔處氣泡分裂與非分裂轉(zhuǎn)變線的預(yù)測模型。基于氣泡在分岔口出口的成對行為,提供了一種