微型管道有多種形式,其中微小分支型三通作為一種特殊形式廣泛應(yīng)用于微/納機電系統(tǒng)、電子冷卻、食品工程等領(lǐng)域。當(dāng)氣-液兩相流流經(jīng)三通時,由于三通結(jié)構(gòu)特性及氣液兩相流體性質(zhì)的差異,流體流經(jīng)下游支管時,兩支管氣液相含量會與主管產(chǎn)生差異,這種現(xiàn)象稱為相分配不均。微小三通常作為微電子設(shè)備換熱器的元件,相分配不均會造成下游支管干度不同,影響其傳熱性能,嚴(yán)重時會造成設(shè)備的損壞。本文采用計算流體力學(xué)的方法,在固定彈狀流氣泡長度的前提下,對微小分支型三通彈狀流相分配特性進(jìn)行了研究。通過與實驗對比以及網(wǎng)格無關(guān)性分析驗證了模型的可靠性,考察了彈狀流在三通處的分配過程以及流場特性。彈狀流在三通處的破裂形式分為阻塞破裂和非阻塞破裂,對于阻塞破裂氣泡破裂的驅(qū)動力來源于氣泡上游的積壓,而對于非阻塞破裂,由于氣泡與管壁間空隙的出現(xiàn),粘性剪應(yīng)力的影響逐漸增強。在固定彈狀流氣泡長度的前提下,研究了表觀速度、液相粘度、表面張力及分支角度對相分配的影響。結(jié)果表明:氣泡長度較長時,破裂為阻塞破裂,表觀速度,液相粘度及表面張力的影響較小;氣泡長度減小時,轉(zhuǎn)變?yōu)榉亲枞屏?表觀速度的影響增大,同時表面張力的影響變的顯著;增大表觀速度... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 微通道內(nèi)氣液兩相流基本理論
        1.2.1 微通道的定義
        1.2.2 微通道相關(guān)無量綱參數(shù)
        1.2.3 微通道內(nèi)氣-液兩相流型簡介
        1.2.4 微通道內(nèi)氣-液兩相流型圖
        1.2.5 氣液兩相流基本參數(shù)
    1.3 微小三通及應(yīng)用
        1.3.1 微小三通簡介
        1.3.2 微型換熱器
    1.4 微小三通內(nèi)相分配理論
        1.4.1 微小三通內(nèi)相分配理論
        1.4.2 微小三通內(nèi)相分配研究現(xiàn)狀
        1.4.3 氣泡破裂理論
    1.5 微通道內(nèi)計算流體力學(xué)模擬
        1.5.1 彈狀流形成機理的研究
    1.6 課題選題及意義
第2章 微通道內(nèi)的CFD模擬
    2.1 CFD簡介
    2.2 CFD的求解過程
        2.2.1 建立控制方程
        2.2.2 確定邊界條件與初始條件
        2.2.3 劃分計算網(wǎng)格
        2.2.4 建立離散方程
        2.2.5 離散初始條件和邊界條件
        2.2.6 給定求解控制參數(shù)
        2.2.7 求解離散方程
        2.2.8 判斷解的斂散性
        2.2.9 顯示和輸出計算結(jié)果
    2.3 控制方程
    2.4 數(shù)值模型和網(wǎng)格劃分
    2.5 邊界條件
    2.6 離散方法和初始化
    2.7 相分配系數(shù)計算方法
    2.8 流場模擬的結(jié)果與討論
        2.8.1 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗與方法驗證
        2.8.2 氣泡在三通處的破裂
        2.8.3 采出率對相分配的影響
        2.8.4 液膜
        2.8.5 微通道內(nèi)壓強分布
    2.9 本章小結(jié)
第3章 微小分支型三通內(nèi)相分配特性
    3.1 相分配行為
        3.1.1 相分配流型
        3.1.2 氣泡破裂過程中的驅(qū)動力
    3.2 表觀速度對相分配的影響
    3.3 液體粘度對相分配的影響
    3.4 表面張力對相分配的影響
    3.5 分支角角度對相分配的影響
        3.5.1 微小分支型三通幾何結(jié)構(gòu)及模型邊界條件
        3.5.2 初始化及離散方法
        3.5.3 模擬結(jié)果及討論
    3.6 本章小結(jié)
第4章 相分配的預(yù)測模型
    4.1 常規(guī)尺度通道相分配模型
    4.2 微通道內(nèi)相分配常規(guī)模型
    4.3 液彈長度對氣相分配的影響
    4.4 相分配流型圖及相分配模型
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
符號說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“T”型微通道內(nèi)氣泡破裂行為研究（英文）[J]. 劉向東,張程賓,俞煒,鄧梓龍,陳永平.  Science Bulletin. 2016(10)
[2]非對稱Y型分岔微通道內(nèi)氣泡破裂與分配規(guī)律[J]. 叢振霞,朱春英,付濤濤,馬友光.  化工學(xué)報. 2014(01)
[3]微反應(yīng)器研究最新進(jìn)展[J]. 駱廣生,王凱,呂陽成,徐建鴻,邵華偉.  現(xiàn)代化工. 2009(05)
[4]微化工技術(shù)[J]. 陳光文,袁權(quán).  化工學(xué)報. 2003(04)



本文編號：3702280