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蛇形微通道氣液兩相流動(dòng)特性

近年來(lái),微通道技術(shù)已成為化工行業(yè)的重要研究方向。微尺度下的流動(dòng)隨著流體性質(zhì)以及流動(dòng)工況的變化不同于常規(guī)尺度。蛇形管在許多工業(yè)應(yīng)用中都顯示出其獨(dú)特的效應(yīng)。宋正梅對(duì)直入直出型、直角S型、圓角S型微通道在相控陣天線上的應(yīng)用進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明S型通道可以使T/R組件下方流過(guò)更多的流體,這無(wú)疑會(huì)使組件熱交換更加充分。Wen等研究了小管徑蛇形管內(nèi)的流動(dòng),結(jié)果顯示蛇形管內(nèi)泡狀流的傳熱系數(shù)較常規(guī)通道有所增大。Donaldson等采用T型混合方式,在當(dāng)量直徑1.0563mm的蛇形通道對(duì)空氣、水的流動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了泡狀流、塞狀流、不穩(wěn)定塞狀流、彈狀流等流型。白璐等采用氮?dú)?、含有表面活性劑的甘油溶液為兩相工質(zhì),通過(guò)T型錯(cuò)流方式在并行微通道內(nèi)觀測(cè)到泡狀流、彈狀流、分層流等典型流型,并指出主通道與支通道中的氣泡大小不同。李洪偉等[6]將平滑Wigner三譜切片理論應(yīng)用到多相流識(shí)別中,發(fā)現(xiàn)氮?dú)?水的兩相流型主要有分散泡狀流、彈狀流和環(huán)狀流。Ribatski等在0.4mm管道中對(duì)R134a的流動(dòng)情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并觀測(cè)到泡狀流、彈狀流、環(huán)狀流。進(jìn)一步指出不同流型對(duì)傳熱特性的影響也不盡相同。

蛇形管作為換熱器的一種,廣泛應(yīng)用于核能、空調(diào)低溫制冷以及化工領(lǐng)域中。但是,大多數(shù)的氣液兩相流研究都集中在直管道內(nèi)。實(shí)際應(yīng)用中,由于空間的局限性,需要大量的彎管結(jié)構(gòu)。目前關(guān)于蛇形管的研究多見于常規(guī)尺度,微尺度下的流動(dòng)特性鮮有報(bào)道。相比于常規(guī)直管道,對(duì)微米級(jí)別蛇形管內(nèi)兩相流的認(rèn)識(shí)比較缺乏,有必要對(duì)蛇形管內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)一步研究。本文以空氣-水為實(shí)驗(yàn)工質(zhì),利用高速攝像儀以及圖像采集系統(tǒng),對(duì)Y型混合器內(nèi)氣液兩種混合模式下的流動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比分析,以完善蛇形結(jié)構(gòu)微通道氣液兩相流型以及相分布的認(rèn)識(shí),為實(shí)際工程應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 微通道定義及尺寸

不同的學(xué)者對(duì)微通道的定義有不同的標(biāo)準(zhǔn),Mehendale等以當(dāng)量直徑作為通道劃分的依據(jù),認(rèn)為直徑為1~100μm時(shí)可作為微通道,而Kandlikar認(rèn)為微通道當(dāng)量直徑應(yīng)該劃分在10~200μm才比較合適。Bretherton則提議當(dāng)Eo<0.84時(shí),可認(rèn)為是微通道。

當(dāng)Eo<0.84時(shí),可認(rèn)為是微通道 

式中,Eo為Eotvos數(shù),ρg與ρl分別為氣相和液相的密度,kg·m?3;Dh為微通道當(dāng)量直徑,m;σ為表面張力,N·m?1;g為重力加速度,m·s?2。

本文微通道形狀如圖1所示,通道截面為矩形(0.8mm×0.1mm),求得當(dāng)量直徑為177.8μm,Eo為4.2×10?3,符合Kandlikar和Bretherton的定義。實(shí)驗(yàn)中通道所用材質(zhì)為PDMS-玻璃。Ⅰ、Ⅱ?yàn)閮砂雸A,其內(nèi)徑為3mm、外徑為4.6mm。進(jìn)口段長(zhǎng)度均為10mm,通道a、b、c3段的有效長(zhǎng)度均為50mm,兩相流采用夾角θ為50°的Y型進(jìn)口。

圖1蛇形微通道 

1蛇形微通道

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

非機(jī)械微流體驅(qū)動(dòng)方式容易受到通道表面和流體性質(zhì)等的影響,在本次多相流實(shí)驗(yàn)控制中采用壓力驅(qū)動(dòng)方式,實(shí)驗(yàn)中壓力驅(qū)動(dòng)所用注射泵型號(hào)為SDS-MP10(最大量程1200ml·h?1,調(diào)整步距0.1ml·h?1,速度控制精度±2%)。為清晰捕捉各種典型的流型圖像,所用高速攝像儀,最大分辨率1024×1024,最大幀頻2000fps)。光源采用色溫6400K的三基色光管,芯片背面鋪設(shè)有硫酸紙可使光線均勻分布。進(jìn)口和出口部位通過(guò)不銹鋼金屬細(xì)管(內(nèi)徑0.5mm,外徑0.7mm)與聚四氟乙烯導(dǎo)管(內(nèi)徑0.5mm,外徑0.9mm)連接,為防止工質(zhì)對(duì)通道堵塞,在注射泵和導(dǎo)管之間安裝了過(guò)濾器。兩相流體在出口處進(jìn)行氣液分離,利用高精度電子天平和氣體流量計(jì),分別測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)水、空氣的流量。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境為常壓,溫度18.6℃。實(shí)驗(yàn)中將微通道在垂直面內(nèi)橫向放置,對(duì)兩個(gè)進(jìn)口分別采用圖3所示方案(上氣下液型以及上液下氣型)。由于PDMS的疏水親油性,實(shí)驗(yàn)前先用0.06%的NaHCO3溶液將通道壁面潤(rùn)濕,通過(guò)調(diào)節(jié)兩相的流速,待流型穩(wěn)定5min后,用高速攝像儀采集各工況下的不同流型。

圖2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 

2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖3兩種實(shí)驗(yàn)方案 

3兩種實(shí)驗(yàn)方案

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

趙建福等對(duì)內(nèi)徑12.7mm的90°彎管進(jìn)行了空氣、水兩相流型的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了彈狀流、彈/環(huán)過(guò)渡流、環(huán)狀流3種流型,并指出彎管內(nèi)二次流作用以及氣泡、氣核的出現(xiàn)使得流譜由單相流的Dean雙渦結(jié)構(gòu)改為螺旋結(jié)構(gòu)。柴磊等[12]對(duì)長(zhǎng)10mm的扇形凹穴型、三角凹穴型兩種周期性擴(kuò)縮微通道內(nèi)的氣液兩相流型進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)的主要流型有間歇流以及分離流。Kawahara等以氮?dú)?、水為工質(zhì),在直徑100μm的圓形通道中主要觀測(cè)到一些過(guò)渡流型,實(shí)驗(yàn)中并沒有發(fā)現(xiàn)泡狀流以及攪拌流。而Saisorn等在直徑150μm的圓形通道中也沒有發(fā)現(xiàn)泡狀流。Pansunee等在當(dāng)量直徑267μm的銅基矩形通道中進(jìn)行了空氣、水兩相流實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)了分段流、液環(huán)流、拉斷的液環(huán)流、環(huán)狀流。

由于微通道形狀、尺寸以及流體性質(zhì)等多種因素的影響,使得不同學(xué)者對(duì)流型觀測(cè)到的結(jié)果也不同。在方案1實(shí)驗(yàn)中,觀測(cè)到的主要流型有彈狀流、長(zhǎng)彈狀流、波狀分層流、彌散流;方案2中主要流型有彈狀流、波狀分層流、彌散流。圖4、圖5分別給出了方案1、2的流型圖,其中WeG、WeL分別為氣、液相Weber數(shù),二者定義為:WeG=ρGj2GDh/σ,WeL=ρLj2LDh/σ。由圖可知,這兩種混合模式中彈狀流區(qū)域都占據(jù)了流型圖的較大部分,相對(duì)于前者,后者的彈狀流區(qū)域邊界線向右有所偏移,而且分層流到彌散流的過(guò)渡線也向右上方偏移,這是因?yàn)樵谏弦合職庑偷幕旌夏J街校瑲庖簝上嗟南鄬?duì)位置發(fā)生了變化,由于彎道的二次回流使其產(chǎn)生了較強(qiáng)的擾動(dòng),進(jìn)一步表明混合模式對(duì)各自的流型區(qū)域具有一定的影響。

圖4方案1流型圖5方案2流型圖4方案1流型圖5方案2流型 

4方案1流型圖5方案2流型

2.1彈狀流

如圖6所示,當(dāng)氣相表觀速度jG=1.389m·s?1,液相表觀速度jL=0.122m·s?1時(shí)可以采集到典型的彈狀流。氣彈通過(guò)彎道進(jìn)入每一條水平直管道后,起初形狀都不穩(wěn)定,其頭部比較尖銳而尾部比較平緩,氣彈頭部在運(yùn)動(dòng)方向上受到壁面約束以及液相的剪切發(fā)生一定的形變,在運(yùn)行一段距離穩(wěn)定后,此時(shí)表面張力的作用大于彎道壁面約束所帶來(lái)的影響,頭部逐漸變得圓潤(rùn),但是尾部沒有之前的那樣平緩,而是略帶有一定的角度,向氣體內(nèi)部凹陷。

進(jìn)一步增加氣相速度,發(fā)現(xiàn)氣彈產(chǎn)生的位置將由兩相匯合的地方逐漸后移,而且此時(shí)由于氣體“飄”在液體上方,較高的氣相流速下,液相和氣相間的剪切力將顯著增加,從而導(dǎo)致氣彈產(chǎn)生的頻率也較之前的有所提升,并且氣彈長(zhǎng)度也會(huì)增加。馬友光等[16]在氣相速度較高時(shí)也觀測(cè)到類似的結(jié)果。圖7顯示了氣相表觀速度jG=1.738m·s?1,液相表觀速度jL=0.139m·s?1時(shí),產(chǎn)生長(zhǎng)氣彈的過(guò)程。

圖6方案1:彈狀流 

6方案1:彈狀流

圖7方案1:拉長(zhǎng)的彈狀流 

7方案1:拉長(zhǎng)的彈狀流

Fukano等曾將彈狀流特征描述為氣彈頭部和尾部都是規(guī)則的半球形。而文獻(xiàn)[18]對(duì)空氣-水兩相流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所形成的氣彈并沒有對(duì)稱,其頭部比較尖銳,而尾部比較平緩。Yao等以PMMA為材質(zhì),對(duì)截面尺寸750μm×280μm的Y型微通道進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)氣彈形狀及大小與We有關(guān)。當(dāng)We>3.1時(shí),液膜厚度逐漸增加,氣彈也隨之與壁面脫離,并且在氣體速度較高時(shí),氣彈頭部將變得更加尖銳,而尾部則更加扁平。當(dāng)We較小時(shí),由于此時(shí)表面張力占優(yōu)勢(shì),才使得氣彈尾部呈橢球形。這說(shuō)明在兩相流速不同的情況下,彈狀流的形狀并不是唯一的。本實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)jG=1.736m·s?1,jL=0.278m·s?1時(shí),可得到方案2下的彈狀流型。由圖8可以看出,此時(shí)氣彈頭部形狀仍然比較圓潤(rùn),而尾部向內(nèi)凹陷。認(rèn)為氣彈的形狀受到表面張力與液相剪切共同的影響,在氣彈剛產(chǎn)生時(shí),其頭部表面張力占優(yōu),使得該處比較圓潤(rùn),但尾部由于液相的剪切作用,從而向內(nèi)凹陷。在流動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)氣彈經(jīng)過(guò)彎道時(shí),由于壁面的約束,使其頭部略有變形,在進(jìn)入水平段以后,其形狀才逐漸得以恢復(fù)。

圖8方案2:彈狀流 

8方案2:彈狀流

Yao等分析了彈狀流的形成過(guò)程,考慮到慣性效應(yīng)的存在,提出如下氣彈長(zhǎng)度關(guān)聯(lián)式

氣彈長(zhǎng)度關(guān)聯(lián)式 

其中,We=ρL(jG+jL)2Dh/σ,進(jìn)一步表明氣彈長(zhǎng)度和兩相流量之間存在著某種聯(lián)系。借助像素尺圖像處理軟件對(duì)方案1、2中的氣彈長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并將各自氣彈長(zhǎng)度與流量比φ的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到圖9所示曲線。

圖9氣彈長(zhǎng)度與兩相流量比之間的關(guān)系 

9氣彈長(zhǎng)度與兩相流量比之間的關(guān)系

由圖可知,氣彈長(zhǎng)度和流量比基本呈線性關(guān)系,但是二者的斜率不同,這與各自的流動(dòng)方式有關(guān)。方案2數(shù)據(jù)擬合的曲線斜率明顯較方案1的大,這是由于方案2中氣相“背著”液相在經(jīng)過(guò)彎道的流動(dòng)過(guò)程中,產(chǎn)生了較強(qiáng)的擾動(dòng)。

Xu等對(duì)彈狀流的形成進(jìn)行了詳細(xì)的研究,將該過(guò)程分為兩個(gè)部分,起始階段氣彈大小與通道寬度有關(guān),隨后其長(zhǎng)度進(jìn)入延伸階段,受控于兩相流率比,該過(guò)程的氣彈長(zhǎng)度L由L1和L2組成。通過(guò)推導(dǎo),L與φ也呈線性關(guān)系。

L與φ也呈線性關(guān)系 

式中,L為氣彈長(zhǎng)度,mm;l為液塞長(zhǎng)度,mm;w為微通道寬度,mm;jG、jL分別為氣、液相表觀速度,m·s?1;α、β、Dneck為與微通道結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù);φ為兩相流速比。

10反映了兩種方案下液塞長(zhǎng)度的對(duì)比情況,由圖可知,起初液塞長(zhǎng)度有線性增長(zhǎng)的趨勢(shì),但這種趨勢(shì)并沒有一直保持下去,隨著流速的增加,逐漸呈現(xiàn)非線性函數(shù)的特點(diǎn),將所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合,得到各自表達(dá)式如圖10所示,這主要是由于較高的流速下彎道的擾流效應(yīng)有所增強(qiáng),對(duì)液塞長(zhǎng)度的變化產(chǎn)生了直接影響。

圖10液塞長(zhǎng)度與兩相流量比之間的關(guān)系 

10液塞長(zhǎng)度與兩相流量比之間的關(guān)系

此外,在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),當(dāng)液相速度非常低、氣相速度不太高的情況下,可以利用圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生氣彈。圖11、圖12分別顯示了兩種方案下圓弧誘導(dǎo)氣彈的過(guò)程。方案1中的氣流在經(jīng)過(guò)圓?、駮r(shí)緊貼外壁,并經(jīng)過(guò)拉伸、斷裂兩個(gè)過(guò)程。而方案2中,氣流在流動(dòng)過(guò)程中受到上方液相的阻礙,不能及時(shí)經(jīng)過(guò)彎道,而是先向上進(jìn)行膨脹。當(dāng)主體進(jìn)入彎道后,在液相剪切的作用下,氣流沿著內(nèi)壁進(jìn)行拉伸,最后才斷裂。這兩種不同的混合方式所形成的氣彈尾部都是向內(nèi)凹陷。進(jìn)一步表明氣彈的形狀并不唯一,受到流速、通道結(jié)構(gòu)等多種因素的影響。

圖11方案1:圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生的彈狀流 

11方案1:圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生的彈狀流

圖12方案2:圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生的彈狀流 

12方案2:圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生的彈狀流

2.2波狀分層流

Kositanont等根據(jù)甲苯難溶于水的特點(diǎn),在曲率半徑為0.5mm,截面為矩形(100μm×40μm)的蛇形微通道內(nèi),對(duì)內(nèi)置有指引壁(圖13)以及表面改性這兩種不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者由于離心力的作用,甲苯和水在彎道處的分布位置發(fā)生了切換。而后者的直管段以及彎道處都存在著比較穩(wěn)定的分層流。雖然煤油密度明顯小于水的密度,但Burns等在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)煤油相竟然可以在水相下面穩(wěn)定流動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也觀測(cè)到類似上述的現(xiàn)象,如圖14、圖15所示。從圖中可以看出,二者相界面有所差異,前者界面比較曲折,而后者相對(duì)較為平緩。而且這兩種混合方式下的氣、液相在彎道處的位置分布明顯不同。方案1中的氣流流經(jīng)彎道Ⅰ時(shí)偏向于外壁,而在流經(jīng)彎道Ⅱ時(shí)偏向于內(nèi)壁。方案2則恰好與此相反。孟勐等曾以R141b為工質(zhì),對(duì)內(nèi)徑6mm的石英玻璃管進(jìn)行了觀測(cè),發(fā)現(xiàn)在不同的熱流-熱量比下彎頭處出現(xiàn)了彈狀流、塞狀流、分層-波狀流3種不同的流型,進(jìn)一步說(shuō)明彎頭內(nèi)、外壁面的核化存在著較大的差異。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,為防止傳熱惡化,應(yīng)對(duì)彎頭的不同側(cè)壁面給予注意。

圖13內(nèi)置有指引壁的通道 圖14方案1:波狀分層流 圖15方案2:波狀分層流 

            圖13內(nèi)置有指引壁的通道                                                 圖14方案1:波狀分層流                                      15方案2:波狀分層流

針對(duì)以上波狀分層流,建立了計(jì)算液膜厚度的理論模型,如圖16所示。由于氣液界面與通道在水平方向上并非嚴(yán)格平行,所以可將液膜段分割為若干梯形區(qū),借助ImageJ圖像處理工具,設(shè)定好像素比例,先得到梯形區(qū)的上下底hi1、hi2,然后計(jì)算每一梯形區(qū)的等效高度δi,最后求得多個(gè)梯形區(qū)等效高度的平均值作為該段通道液膜的平均厚度,見式(7)、式(8)。

圖16理論模型 

16理論模型

通過(guò)對(duì)通道a、b、c3段的液膜平均厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到液相表觀速度jL為0.556m·s?1時(shí),這3段液膜平均厚度δ隨氣相流速的變化關(guān)系如圖17所示。當(dāng)液相表觀速度一定時(shí),增加空氣流速會(huì)使液膜厚度減小,尤其是液膜厚度較大時(shí),空氣流速的增加會(huì)使其迅速下降。隨著氣相速度的進(jìn)一步增加,液膜厚度變化逐漸趨于平緩。由Steinbrenner等提出的兩相分層模型[式(9)]可知,當(dāng)氣相速度增加時(shí),氣相和液相之間的剪切力也隨之增加,而兩相和壁面之間的切應(yīng)力幾乎沒有變化或者變化很小,這樣必然使液相體積減小,氣相體積增大,最終使液膜厚度降低。

通道液膜的平均厚度 

式中,τwG為壁面和氣相間的切應(yīng)力,Pa;τwL為壁面和液相間的切應(yīng)力,Pa;τi為兩相之間的切應(yīng)力,Pa;AG、AL分別為氣、液相的面積,m2;PG、PL分別為氣、液相濕周,m;Pi為兩相接觸面的有效周長(zhǎng),m。

圖17方案2:氣相表觀流速對(duì)液膜平均厚度的影響 

17方案2:氣相表觀流速對(duì)液膜平均厚度的影響

由圖1可知,通道a段液膜平均厚度要大于b、c段,通道b段液膜平均厚度最小。從圖15可以看出,通道b段下游彎道Ⅱ處氣相區(qū)域顏色較深,表明此刻氣體密度較大,這說(shuō)明b段的氣相比較多。這是由于空氣在流動(dòng)過(guò)程中由于前后兩個(gè)彎頭的作用使其所受阻力較大,這樣氣體在通道b中容易聚集,抑制了該段液膜的生長(zhǎng)。由于實(shí)驗(yàn)段垂直放置,相比通道b段,a、c段中的液相相當(dāng)于“騎”在氣相上方,在流動(dòng)過(guò)程中對(duì)氣體造成一定的擠壓,從而使氣相部分有所減小,這樣液膜厚度相對(duì)b段要大一些。另外,c段離出口最近,故c段液膜厚度相對(duì)a段要小一些。

2.3彌散流

在方案1實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)jG為1.304~2.531m·s?1(ReG為15.459~30.637),jL為0.068~0.271m·s?1(ReL為10.526~48.274)時(shí),觀測(cè)到不穩(wěn)定流型出現(xiàn),如圖18所示,通道a段主要是分層流,通道b段出現(xiàn)了大小不等的塊狀流,上游的氣水混合物流經(jīng)彎道后,在通道c段出現(xiàn)了彌散流,氣流中夾帶了大量的微小液滴。而方案2產(chǎn)生的彌散流較為穩(wěn)定,如圖19所示。在方案2中,通道a段呈現(xiàn)出分層流,經(jīng)過(guò)彎道Ⅰ后氣流中攜帶著許多小液滴,由圖19可知,通道b段液滴主要集中于底層,而通道c段液滴卻集中在上層。并且彎道Ⅱ中的液滴分布向內(nèi)側(cè)集中,相比彎道Ⅰ,其數(shù)量明顯增加。將圖15、圖19對(duì)比可以看到,當(dāng)流型為分層流時(shí),由于慣性效應(yīng)的影響,只有彎道Ⅰ處氣流向內(nèi)側(cè)集中,而彎道Ⅱ處的氣流卻偏向于外側(cè)。當(dāng)流型為彌散流時(shí),彎道Ⅰ、Ⅱ的氣流分布均偏向于內(nèi)側(cè)。表明不同的流型對(duì)氣液兩相的位置分布會(huì)有較大的影響。

圖18不穩(wěn)定流型 

18不穩(wěn)定流型

圖19方案2(上液下氣):彌散流 

19方案2(上液下氣):彌散流

針對(duì)以上兩種混合方式,通過(guò)氣體體積流量計(jì)得到氣相流量,并計(jì)算相同時(shí)間內(nèi)采集的液相流量,進(jìn)而得到該流型下氣體夾帶液滴的份額,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到如下預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式

氣體體積流量計(jì)得到氣相流量 

式中,p1、p2、p3見表1;ecal、eexp分別對(duì)應(yīng)液滴份額的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值;Δe為液滴含量的相對(duì)偏差。如圖20所示,由式(10)得到的曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合相對(duì)較好,通過(guò)式(11)計(jì)算得到的相對(duì)誤差在±5%以內(nèi),如圖21所示,進(jìn)一步表明以上關(guān)聯(lián)式可以進(jìn)行很好地預(yù)測(cè)。

1系數(shù)p1、p2、p3

表1系數(shù)p1、p2、p3 

圖20微小液滴攜帶份額 

20微小液滴攜帶份額

3結(jié)論

本文以空氣、去離子水為兩相介質(zhì),采用Y型入口,針對(duì)氣液兩種混合方式,利用可視化實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)比了蛇形微通道內(nèi)的流動(dòng)特性,并分析二者的不同之處,得到以下結(jié)論。

(1)本實(shí)驗(yàn)對(duì)蛇形微通道觀測(cè)到的穩(wěn)定流型主要有彈狀流、波狀分層流以及彌散流。

(2)不是所有的氣彈頭部、尾部形狀都是規(guī)則的半球形,這與微通道的形狀以及流體的流動(dòng)參數(shù)有關(guān)。在流速比較低的情況下,可以利用圓弧誘導(dǎo)產(chǎn)生彈狀流,該過(guò)程可分為拉伸、斷裂等階段。

(3)不同混合方式下的波狀分層流有著明顯的區(qū)別,相界面的平緩程度以及各相在彎道壁面處的位置分布與此有較大關(guān)系。

4)高速氣流所攜帶液滴的份額與二者Reynolds數(shù)的比值有關(guān)。

符號(hào)說(shuō)明

符號(hào)說(shuō)明符號(hào)說(shuō)明 

 文獻(xiàn)來(lái)源化工學(xué)報(bào) DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20150429 作者:周云龍,孫振國(guó)(轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息,版權(quán)歸原作者所有,如侵犯權(quán)益,請(qǐng)聯(lián)系刪除)