發(fā)布時(shí)間：2021-03-28 03:30

　　采用格子Boltzmann方法和Shan-Chen多相流模型,模擬研究了氣-液兩相流體在具有疏水凹坑的親水微通道中的流動(dòng)減阻特性,重點(diǎn)研究了凹坑中滯留的氣體與液體形成的氣-液界面的曲率對流動(dòng)減阻的影響,同時(shí)也分析了氣-液界面隨流體流動(dòng)的變形規(guī)律。研究結(jié)果表明氣-液界面的曲率對流體流動(dòng)有顯著影響,當(dāng)氣-液界面曲率達(dá)到一定程度時(shí),能夠顯著地減小流體的流動(dòng)阻力,而當(dāng)氣-液界面曲率超過某一臨界值,反而增加了流動(dòng)阻力,在流動(dòng)過程中氣-液界面的形狀改變與毛細(xì)管數(shù)相關(guān)。 

【文章來源】：燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,44(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

微通道示意圖

圖1 微通道示意圖圖2給出了凹坑寬度不同時(shí),水相流體在通道中的速度隨θe變化的關(guān)系,從圖中可以看出氣-液界面的曲率對水相流體的流速影響顯著,水相流體在微通道中的流速隨θe先增大后減小,當(dāng)0°<θe<30°時(shí)水相流體在通道中流動(dòng)的速度最快,表明此時(shí)水相流體流動(dòng)阻力最小,減阻效果最好。當(dāng)θe>60°時(shí),U/U0<1,水相流體在有凹坑存在的通道中流動(dòng)速度低于水相流體在光滑親水通道中流動(dòng)速度,水相流體在有凹坑存在的通道中流動(dòng)阻力增加,凹坑的存在并不能使微通道具有減阻效果。從圖2中也可以清晰地看出凹坑的寬度對水相流體在微通道的流速也有一定影響,當(dāng)θe低于60°時(shí),在相同θe條件下,凹坑寬度越大,水相流體在通道中流動(dòng)速度越快。當(dāng)θe高于60°時(shí),在相同θe條件下,凹坑寬度越大,水相流體在通道中流動(dòng)速度越小,表明水相流體在通道中的流動(dòng)阻力增大。

為了進(jìn)一步研究氣-液界面微通道的減阻特性,研究了凹坑寬度對水相流體在氣-液界面微通道中流動(dòng)速度的影響。當(dāng)θe=0時(shí),氣-液界面是一個(gè)平面,改變凹坑的寬度g,統(tǒng)計(jì)水相流體在通道中的流動(dòng)速度U。凹坑寬度變化對水相流體流動(dòng)速度的影響規(guī)律如圖3所示。圖3給出了水相流體的流速隨凹坑寬度變化的關(guān)系,從圖3中可以看出,當(dāng)氣-液界面是一個(gè)平面時(shí),水相流體在通道中的流動(dòng)速度隨著凹坑寬度的增加而增大且成非線性關(guān)系,主要因?yàn)榘伎訉挾仍酱?氣-液接觸面積越大,水相流體與壁面接觸面積越小,水相流體的氣-液自由剪切面越大,水相流體流動(dòng)阻力越小,與文獻(xiàn)[26]結(jié)論一致。當(dāng)凹坑寬度g不變,改變通道寬度D,研究了通道寬度對水相流體流動(dòng)速度的影響如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海水潤滑滑靴副的仿生凹坑表面動(dòng)壓潤滑性能仿真研究[J]. 梁瑛娜,高殿榮.  燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
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[3]用格子Boltzmann方法模擬壁面微結(jié)構(gòu)對管流特性的影響[J]. 張任良,狄勤豐,王新亮,顧春元,王文昌.  計(jì)算物理. 2011(02)



本文編號：3104796