采用VOF模型對(duì)U型微圓管中H₂SO₄/正己烷兩相的流動(dòng)特性受重力的影響進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。比較了U型微圓管中的豎直向上、豎直向下和水平方向的液滴的流動(dòng)形態(tài)。結(jié)果表明重力會(huì)改變液滴的尺寸和界面形態(tài),豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)液滴的尺寸最大。分析了該通道中的壓力分布,結(jié)果表明豎直向上流動(dòng)時(shí)壓降最大,水平次之,豎直向下最小。分析了通道中流體的內(nèi)部流場(chǎng),發(fā)現(xiàn)重力會(huì)改變通道中流體內(nèi)部的流場(chǎng)分布,但并不會(huì)引起流體宏觀運(yùn)動(dòng)速度的明顯改變。 

【文章來(lái)源】：四川化工. 2020,23(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

U型微圓管通道的物理模型

2.1 微圓管中兩相的流動(dòng)形態(tài)U型微圓管通道中H2SO4/正己烷兩相的流動(dòng)形態(tài)如圖2所示。從圖2中可以看出分散相在同軸入口處在連續(xù)相剪切力的作用下生成液滴,并以彈狀流在通道中流動(dòng)。放大各個(gè)局部位置的液滴,觀察各液滴的輪廓線(xiàn),可發(fā)現(xiàn)在不同位置的液滴具有不同的流動(dòng)形態(tài)。在經(jīng)過(guò)彎道時(shí),液滴(②)發(fā)生了明顯的變形。這是由于彎道引起流體流動(dòng)方向的改變所致。在豎直向下、水平和豎直向上的位置,不難發(fā)現(xiàn)液滴(①、③、④)的形態(tài)存有差異。豎直向上流動(dòng)的液滴(④)頭部凸起最尖銳,而豎直向下的液滴(①)和水平方向的液滴(③)頭部均較為扁平。然而豎直向上流動(dòng)的液滴的尾部最為扁平,其次是水平方向的液滴,而豎直向下的液滴尾部有微微的凸起。值得注意的是,豎直向下和豎直向上運(yùn)動(dòng)的液滴的左右兩端是對(duì)稱(chēng)的,而在水平流動(dòng)方向的液滴并不對(duì)稱(chēng)。從液滴③可以看到,分散相在通道上層占據(jù)更多的空間。重力是引起液滴在豎直向下、水平和豎直向上流動(dòng)過(guò)程不同流動(dòng)形態(tài)的主要原因。由于兩相較大的密度差異,液滴在豎直向下流動(dòng)時(shí),其受到的浮力與流動(dòng)方向相反,因此頭部扁平而尾端凸起。而液滴在豎直向上流動(dòng)時(shí),浮力是液滴向前運(yùn)動(dòng)的助力,以致頭部凸出和尾端扁平。在水平方向,液滴受到浮力作用而往上層流動(dòng)。通過(guò)作圖法,比較三個(gè)方向的液滴(①③和④)的長(zhǎng)徑比(L/D),其分別為0.911、0.911和0.922。顯然,在豎直向上流動(dòng)時(shí)液滴的尺寸增大。

壓力分布云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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