摘要
近年来,微流体技术发展迅速,多相流作为其研究和应用的基础,受到人们极大关注。本文研究了微通道内两相流流型及液滴的生成。 采用激光影像放大技术,观测了截面尺寸为40×160μm的竖直矩形微通道内空气-水两相流的流型,主要有弹状流、液环流和平行流。以两相流速为坐标绘制了流型图,得出了流型转换线,并与文献中的结果进行了对比。 利用高速摄像仪观察了对流T型、Y型微通道内液液两相流流型。油相为环己烷,水相为加入0.3％表面活性剂十二烷基硫酸钠(sodiumdodecyl sulfate,SDS)的水溶液。观测到了滴状流、弹状流和平行流三种流型,实验发现流型转换线受微通道尺寸和进口方式的影响。以两相流的表观速度为坐标轴绘制了流型图,并与已有报道进行了对比。 利用高速摄像仪研究了对流T型和垂直型微通道内液滴的生成过程及机理。考察了微通道结构和尺寸、两相流率、流体物理性质(黏度、界面张力)等对液滴生成的影响。对于弹状流流型中的液滴,其生成主要是由两端压力降(积压)控制,液滴生成尺寸与两相流量比呈正比关系；对于滴状流中的小液滴,其破裂主要受剪切力和界面张力控制,液滴的生成尺寸与毛细管数呈指数关系。基于两端压力降和剪切力的共同作用机理,用毛细管数Ca和两相流量比ψ对不同进口方式的微通道内液滴生成尺寸进行了关联和预测,预测值与实验结果吻合良好。
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