本文關鍵詞：聚焦型微通道內多相流動的模擬研究

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【摘要】：微通道內多相流的流動規(guī)律是微化工技術得以發(fā)展的基礎,但目前學者們對微通道內多相流動的研究主要集中在了T型、Y型、十字形微通道,而聚焦型微通道內多相流動的報道較少。研究表明,在聚焦型微通道中用水力學的方法可以獲得非常薄的流體膜,但研究者僅對微通道內液液兩相流動的表觀現象進行了觀測,沒有研究流場的內部信息,也沒有考察微通道內氣液兩相的流動狀況。因此,本文設計了一種帶有縮孔的聚焦型微通道,采用FLUENT軟件,選用VOF模型,對微通道內的液液兩相流動和氣液兩相流動進行了數值模擬。以正己烷-水體系為流體介質研究了微通道內互不相溶液液兩相的流動規(guī)律,得到了液液兩相的相分布、速度分布、壓強分布參數,考察了兩相壓強對相分布、流量、膜厚、速度分布、壓強分布的影響,研究結果表明:正己烷、水在微通道內形成膜狀流動;微通道縮孔周圍存在低壓區(qū),使得空氣在交叉區(qū)呈錐形擴張狀;慣性力作用大于粘性力作用是正己烷能形成薄膜的關鍵所在;增大水與正己烷的壓強比值,正己烷的流量減小,膜變薄,流速增加;兩相壓強比值小于0.25或大于1.025時,兩相流體不能成膜。以空氣-水體系為流體介質研究了微通道內氣液兩相的流動規(guī)律,預測了氣液兩相的相分布、速度分布、壓強分布狀態(tài),分析了兩相在交叉區(qū)的發(fā)展成膜過程,查看了兩相壓強改變對相分布、流量、膜厚、速度、壓強的影響,研究結果表明:空氣、水在微通道內形成膜狀流動,微通道縮孔周圍不存在低壓區(qū),空氣在交叉區(qū)呈錐形收縮狀;交叉區(qū)的壓強分布、粘性力在氣液兩相發(fā)展成膜的過程中起重要作用;增大水與空氣的壓強比值,空氣的流量、流速均減小,膜變薄;與正己烷相比,改變壓力比值對空氣流量的影響更大;當壓強比值小于0.6或大于1.05時,兩相流體不能成膜。研究發(fā)現,在聚焦型微通道內可以得到納米級的流體薄膜,這能加速流體的快速混合,強化流體的傳質、傳熱、反應等過程。模擬得到的場分布參數可以為聚焦型微通道的設計、多相流實驗等提供理論依據。
【關鍵詞】：聚焦型微通道 多相流 數值模擬
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ021.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號說明9-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 微化工技術簡介10-14
• 1.1.1 微化工設備的優(yōu)點11-12
• 1.1.2 微反應器分類12-13
• 1.1.3 微設備加工技術13-14
• 1.2 微通道內流體流動的無量綱參數14-15
• 1.3 微通道多相流研究現狀15-19
• 1.3.1 微通道內液液兩相流動研究15-17
• 1.3.2 微通道內氣液兩相流動研究17-19
• 1.4 微通道內多相流動的CFD模擬19-23
• 1.4.1 CFD模擬簡介19-21
• 1.4.2 液液兩相流動的CFD模擬研究21-22
• 1.4.3 氣液兩相流動的CFD模擬研究22-23
• 1.5 聚焦型微通道內的多相流動研究23-24
• 1.6 本課題的提出和主要研究內容24-26
• 第二章 聚焦型微通道內多相流動的計算模型26-30
• 2.1 幾何模型26-27
• 2.2 網格劃分27
• 2.3 數值模型27-29
• 2.3.1 VOF控制方程27-28
• 2.3.2 模型假設28
• 2.3.3 求解條件28-29
• 2.3.4 數值求解29
• 2.4 網格無關性檢驗29-30
• 第三章 液液兩相流動的模擬結果與分析30-42
• 3.1 定壓條件下的液液兩相流場30-36
• 3.1.1 相分布30-31
• 3.1.2 速度分布31-34
• 3.1.3 壓強分布34-36
• 3.2 壓強變化對液液兩相流動的影響36-41
• 3.2.1 壓強變化對相分布的影響36-37
• 3.2.2 壓強變化對兩相流量和膜厚的影響37-38
• 3.2.3 壓強變化對兩相速度和壓強分布的影響38-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 氣液兩相流動的模擬結果與分析42-56
• 4.1 定壓條件下的氣液兩相流場42-46
• 4.1.1 相分布42
• 4.1.2 速度分布42-44
• 4.1.3 壓強分布44-46
• 4.2 氣液兩相在交叉區(qū)的發(fā)展成膜過程46-49
• 4.2.1 壓強變化過程46-48
• 4.2.2 液相表面粘性力變化過程48-49
• 4.2.3 表面張力變化過程49
• 4.3 壓強變化對氣液兩相流動的影響49-54
• 4.3.1 壓強變化對兩相流量和膜厚度的影響49-51
• 4.3.2 壓強變化對相分布的影響51-52
• 4.3.3 壓強變化對兩相流速和壓強分布的影響52-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 結論與展望56-58
• 5.1 結論56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀學位期間所取得的相關科研成果62-64
• 致謝64

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：752835