微流體技術是近年發(fā)展起來的新興技術,20世紀80年代微機電系統(tǒng)（MEMS）提出,自然科學開始不斷向微小化、集成化方向發(fā)展,那么就對微觀尺度下控制、操作復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)功能的實現(xiàn),就是在不同結構尺寸微通道疊加下完成的。本文通過實驗及數(shù)值模擬的對比研究,分析了微通道內氣液兩相流、氣液液三相流流動特性,所得結果可為分析設計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)格獨立性,使模擬更加準確。同時依照本文模擬參數(shù)設計了新的實驗裝置流程,為同類實驗研究提供了新的思路方法。在相同的實驗和模擬工況下,處理并對比數(shù)據(jù)后,做了以下工作:觀察了微通道氣液內兩相流流型,彈狀流生成規(guī)律及流型轉換條件;液柱及氣泡長度隨液速變化規(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;毛細管中壁面接觸角的變化并不會影響Taylor氣泡形成,當接觸角在0-90°之間時長度變化很小,當大于90°時氣泡生成周期明顯增大;毛... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1兩相流常見流型

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

a）潤濕 （b）不潤濕圖 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濕和完全不潤濕兩個狀態(tài)。Thomas Young 提出了關于平接觸角的理論，相關的 Young 方程仍是目前固液接觸角計算的經(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。有學者還原細化了“微觀接觸角”概念，文獻中已有理論可歸納為：“液分子密度均勻理論[39]”、“ 界面層內外密度分別均勻理論[40]”和“自由能的準勻液膜理論等[41,42]”。本文綜合了考慮不同接觸角影響，簡化處理設置其為常。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3389815