采用Micro-PIV和FLUENT軟件,對水包油乳液在內(nèi)徑為0. 7 mm的圓截面毛細管內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)進行了實驗和模擬研究,得到了毛細管內(nèi)的速度矢量場分布。研究結(jié)果顯示,實驗結(jié)果與模擬結(jié)果較接近,毛細管內(nèi)從層流到紊流的轉(zhuǎn)捩發(fā)生在Re為2 000左右,與宏觀尺度管內(nèi)流動的臨界雷諾數(shù)接近,并未發(fā)現(xiàn)流動轉(zhuǎn)捩提前的現(xiàn)象。 

【文章來源】：上海電力學(xué)院學(xué)報. 2019,35(01)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

毛細管的俯視圖實驗中Ｒe的計算公式為

中，并在出口處用燒杯收集實驗過的溶液。通過改變注射泵的流量設(shè)置參數(shù)來調(diào)節(jié)水包油乳液進入毛細管的流量。2數(shù)值模擬2．1物性參數(shù)去離子水和導(dǎo)熱油的物性參數(shù)如表2所示。表1去離子水和導(dǎo)熱油的物性參數(shù)參數(shù)密度/(kg·m－3)比熱/［J·(kg·K)－1］導(dǎo)熱率/［W·(m·K)－1］黏度/(Pa·s)導(dǎo)熱油965．088036．000去離子水998．241830．5990．0010042．2網(wǎng)格劃分利用GAMBIT軟件對毛細管進行幾何結(jié)構(gòu)的繪制和網(wǎng)格劃分，如圖3所示。進行網(wǎng)格劃分時，采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。圖3毛細管網(wǎng)格分布2．3數(shù)值模擬方法本文利用FLUENT軟件對玻璃毛細管內(nèi)水包油乳液的流動進行模擬。將水包油乳液看做單相流，在Ｒe為1000～5000范圍內(nèi)進行計算。當Ｒe為1000～2500時，采用層流模型進行模擬計算;當Ｒe為3000～5000時，采用k-ε模型進行計算。采用SIMPLE算法對無量綱控制方程進行求解，動量方程采用二階迎風(fēng)格式，以提高計算精度。因?qū)嶒炦^程中不涉及能量的傳遞，所以能量方程處于關(guān)閉狀態(tài)。當殘差小于10－5時，動量方程視為計算收斂。2．4邊界條件進口條件設(shè)置為速度入口，速度大小依據(jù)Ｒe來確定。出口條件設(shè)置為壓力出口，壁面條件設(shè)置為無滑移邊界條件。3混合溶液的配置實驗所用的示蹤粒子溶液中，粒子材質(zhì)為聚苯乙烯，粒徑為1μm，質(zhì)量濃度為1%，密度為1．05g/cm3。粒子的密度與去離子水的密度相近，因此被選為示蹤粒子。示蹤粒子在綠色激光的照射下發(fā)出紅光，其熒光光譜特性如下:激發(fā)波長為532nm，發(fā)射波長為610nm

毛細管內(nèi)充分發(fā)展段不同Ｒe下的速度矢量場注:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]集沙儀等動力特性的光學(xué)實驗研究[J]. 劉江.  上海電力學(xué)院學(xué)報. 2017(02)
[2]甲基硅油乳液的制備研究[J]. 沈萍萍,馮欽邦,吳利民,王躍林.  有機硅材料. 2017(02)
[3]稠油的類乳化復(fù)合降粘作用機理[J]. 周風(fēng)山,吳瑾光.  油田化學(xué). 2002(04)

博士論文
[1]復(fù)雜結(jié)構(gòu)微通道熱沉流動可視化及傳熱過程熱力學(xué)分析[D]. 翟玉玲.北京工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3556707