發(fā)布時間：2018-03-25 15:44

  本文選題：空泡　切入點：對稱Y型微通道　出處：《大連海事大學》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,微流控技術(shù)發(fā)展迅速,氣液兩相流動的應用引起人們極大的關(guān)注�？张菁夹g(shù)在生物醫(yī)學、化學工程和國防軍事等領域發(fā)揮著巨大的作用。因此探索空泡動力學特性對于實現(xiàn)對空泡的有效利用和主動控制具有重要的意義。本文主要針對微通道入口方式和微通道壁面潤濕性對空泡動力學特性的影響進行了系統(tǒng)性研究,主要內(nèi)容如下:1.基于Y型匯流方式采用120° Y型微通道,氣液兩相入口對稱。借助高速攝像技術(shù)對Y型微通道分叉處空泡的產(chǎn)生過程進行研究,重點分析流速、氣液流速比以及通道尺寸對空泡動力學特性的影響。研究結(jié)果表明:空泡產(chǎn)生方式主要包括擠壓、滴流和過渡,并且分別對應三種流型為段塞流、液滴流和彈狀流�？张荽笮‰S著流速、氣液流速比以及通道寬度的增大而增大。空泡生成周期隨流速的增大及氣液流速比的減小而縮短。2.采用非對稱Y型微通道進行試驗,微通道入口角度分別為30°、45°、60°和75°。分別以蒸餾水和含0.1%SDS水溶液作為連續(xù)相,由Y型微通道水平分支口進入;空氣作為分散相,由Y型微通道另一分支口進入,重點分析流速、氣液流速比以及表面張力對空泡動力學特性的影響。研究結(jié)果表明:隨著微通道入口角度的改變主要出現(xiàn)五種流型:平行流、射流、段塞流、彈狀流和液滴流�？张荽笮‰S微通道入口角度的增大而減小。表面張力減小,有助于生成更小體積的空泡,且空泡生成周期縮短。3.將激光加工和自組裝技術(shù)制備的疏水/超疏水表面通過膠粘法粘接在微通道中作為微通道壁面,然后借助高速攝像系統(tǒng)對空泡在具有不同潤濕性的壁面處的運動過程進行拍攝。研究流速、壁面疏水性和通道尺寸對空泡動態(tài)接觸角的影響。試驗結(jié)果表明:壁面疏水性越強,空泡動態(tài)接觸角比值越大。隨著流速的增大,空泡在壁面處的動態(tài)接觸角和兩側(cè)壁面處的動態(tài)接觸角比值均減小。通道尺寸越小,空泡受限制作用增強,空泡動態(tài)接觸角比值接近1,且隨著通道尺寸增大,動態(tài)接觸角比值的增大幅度先升高后下降。
[Abstract]:In recent years, microfluidic technology has developed rapidly, and the application of gas-liquid two-phase flow has attracted great attention. Chemical engineering, national defense and military play an important role, so it is very important to explore the dynamic characteristics of cavitation in order to realize the effective utilization and active control of cavitation. And the effect of wettability on the dynamics of cavitation was studied systematically. The main contents are as follows: 1. Based on the Y-shaped confluence mode, a 120 擄Y microchannel is adopted, and the gas-liquid two-phase entrance is symmetrical. By means of high-speed camera technique, the cavitation process at the Y-shaped microchannel bifurcation is studied, with the emphasis on the analysis of the velocity of flow. The effects of gas-liquid flow velocity ratio and channel size on the dynamic characteristics of cavitation are studied. The results show that the cavitation generation modes mainly include extrusion, trickle flow and transition, and the three flow patterns are slug flow, respectively. Droplet flow and slug flow. The cavitation size increases with the increase of flow velocity, gas-liquid flow velocity ratio and channel width. The cavitation formation period is shortened with the increase of flow velocity and the decrease of gas-liquid flow velocity ratio. The inlet angles of microchannel are 30 擄~ 45 擄~ 60 擄and 75 擄respectively. Distilled water and aqueous solution containing 0.1%SDS are taken as continuous phase and entered by horizontal branch of Y-type microchannel respectively, and air as dispersion phase enters by another branch of Y-type microchannel. The effect of velocity ratio of gas-liquid flow and surface tension on the dynamic characteristics of cavitation is studied. The results show that there are five main flow patterns: parallel flow, jet flow and slug flow with the change of inlet angle of microchannel. Slug flow and droplet flow. The size of the cavitation decreases with the increase of the inlet angle of the microchannel, and the surface tension decreases, helping to generate a smaller volume of cavitation. The formation period of cavitation was shortened. 3. The hydrophobic / superhydrophobic surface prepared by laser processing and self-assembly was bonded to the wall of microchannel by adhesive method. The effects of flow rate, wall hydrophobicity and channel size on the dynamic contact angle of cavitation are studied. The experimental results show that the hydrophobicity of the wall is stronger. The larger the ratio of dynamic contact angle of cavitation is, the smaller the ratio of dynamic contact angle of cavitation at the wall and the ratio of the dynamic contact angle on both sides of the wall decreases with the increase of the velocity of flow. The smaller the channel size, the more the cavitation is restricted. The dynamic contact angle ratio of cavitation is close to 1, and the increasing amplitude of the dynamic contact angle ratio increases first and then decreases with the increase of channel size.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O35

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