微流體技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù),20世紀(jì)80年代微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）提出,自然科學(xué)開(kāi)始不斷向微小化、集成化方向發(fā)展,那么就對(duì)微觀尺度下控制、操作復(fù)雜流體提出了更高的要求。微通道是微流體系統(tǒng)的基本組成單元,微流控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn),就是在不同結(jié)構(gòu)尺寸微通道疊加下完成的。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬的對(duì)比研究,分析了微通道內(nèi)氣液兩相流、氣液液三相流流動(dòng)特性,所得結(jié)果可為分析設(shè)計(jì)微通道提供理論參考依據(jù)。微通道氣液兩相流模擬中,采用CFD方法進(jìn)行數(shù)值模擬。提出了一種局部網(wǎng)格加密的網(wǎng)格劃分方法,能夠清楚的捕捉Taylor流中在微通道壁面處的液膜。定性的分析了網(wǎng)格獨(dú)立性,使模擬更加準(zhǔn)確。同時(shí)依照本文模擬參數(shù)設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)裝置流程,為同類(lèi)實(shí)驗(yàn)研究提供了新的思路方法。在相同的實(shí)驗(yàn)和模擬工況下,處理并對(duì)比數(shù)據(jù)后,做了以下工作:觀察了微通道氣液內(nèi)兩相流流型,彈狀流生成規(guī)律及流型轉(zhuǎn)換條件;液柱及氣泡長(zhǎng)度隨液速變化規(guī)律基本一致,隨著同相速率的增加而增加,隨著另一相速率的增加而減小;毛細(xì)管中壁面接觸角的變化并不會(huì)影響Taylor氣泡形成,當(dāng)接觸角在0-90°之間時(shí)長(zhǎng)度變化很小,當(dāng)大于90°時(shí)氣泡生成周期明顯增大;毛... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1兩相流常見(jiàn)流型

2Lf Lp pL Lφ Δ Δ = ylor 氣泡長(zhǎng)度研究長(zhǎng)度是泰勒流的重要參數(shù)，微通道中彈狀流傳熱、傳質(zhì)、壓降彈長(zhǎng)度的大小。而氣彈長(zhǎng)度并不像其他流動(dòng)參數(shù)如流體性質(zhì)，可設(shè)置，因此很難精確控制。現(xiàn)有的研究中研究者得出的關(guān)于公式也存在著明顯的不一致性，圖 2.4 中 LB 代表氣泡長(zhǎng)度，。

a）潤(rùn)濕 （b）不潤(rùn)濕圖 2.6 接觸角示意圖接觸角一般用θ表示。變化范圍通常在0 180 之間，兩端極限分別代表了面與液體之間完全潤(rùn)濕和完全不潤(rùn)濕兩個(gè)狀態(tài)。Thomas Young 提出了關(guān)于平接觸角的理論，相關(guān)的 Young 方程仍是目前固液接觸角計(jì)算的經(jīng)典方程，如式 2.5，cos( )SG SL LGθ = σ σ σ（2.5中，SGσ、SLσ、LGσ分別表示氣液、氣固、液固界面的表面張力。微納流體的潤(rùn)濕現(xiàn)象，不同于宏觀尺度下，三相接觸區(qū)的大小和形狀不可略。有學(xué)者還原細(xì)化了“微觀接觸角”概念，文獻(xiàn)中已有理論可歸納為：“液分子密度均勻理論[39]”、“ 界面層內(nèi)外密度分別均勻理論[40]”和“自由能的準(zhǔn)勻液膜理論等[41,42]”。本文綜合了考慮不同接觸角影響，簡(jiǎn)化處理設(shè)置其為常。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]微通道中液液兩相流動(dòng)與混合過(guò)程的數(shù)值模擬[D]. 王佳男.浙江大學(xué) 2013
[2]垂直入口微通道內(nèi)氣液兩相流模擬研究[D]. 趙楠.北京交通大學(xué) 2010
[3]水平和傾斜管道中氣液兩相流流型的在線識(shí)別及數(shù)據(jù)采集研究[D]. 黨民.西南石油學(xué)院 2004



本文編號(hào)：3389815