垂直入口微通道內(nèi)氣液兩相流模擬研究.pdf

1、微通道由于其尺度特性已成為國(guó)際前沿研究的重點(diǎn)課題，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于能源動(dòng)力、化學(xué)工業(yè)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。相對(duì)于常規(guī)氣泡生成方式，微通道內(nèi)氣泡、氣塞的形成具有獨(dú)特的特性，生成具有規(guī)律性，且氣泡生成頻率高，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。從當(dāng)前的研究方法來(lái)看，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)由于測(cè)試手段限制，只能對(duì)生成現(xiàn)象進(jìn)行量化描述定性分析；而數(shù)值模擬方法則可以對(duì)流動(dòng)過(guò)程中的物理現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的求解和分析，是對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的很好補(bǔ)充手段。
　　 微通道內(nèi)氣泡生成機(jī)理受到通道

2、幾何尺寸、流體流動(dòng)邊界條件、流體物性等多種因素影響，過(guò)程非常復(fù)雜。在同向流動(dòng)型微通道、T型微通道和匯流型微通道中，通道的幾何形狀對(duì)界面形狀有限制作用，已有研究者對(duì)其生成機(jī)理做出了一定的總結(jié)。但垂直入口型微通道在氣泡生成時(shí)，氣液界面形狀隨流動(dòng)情況發(fā)生自適應(yīng)變化，流體流動(dòng)受界面影響較大，更為復(fù)雜。
　　 本文利用VOF數(shù)值方法，研究了垂直入口型微通道內(nèi)氣泡、氣塞的生成過(guò)程。通過(guò)對(duì)幾何模型簡(jiǎn)化研究、網(wǎng)格尺度敏感性分析、求解控制參數(shù)設(shè)定

3、研究及求解模型的選擇分析，獲得了精確模擬垂直入口型微通道氣液兩相流相關(guān)數(shù)值方法的經(jīng)驗(yàn)，得到了適合的數(shù)值計(jì)算模型，同時(shí)將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算模型的可靠性。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果分析對(duì)垂直入口型微通道內(nèi)氣泡、氣塞的生成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究：針對(duì)流型圖中的泡狀流，分別選取低、高氣液流量比兩種情況，對(duì)氣泡生成過(guò)程進(jìn)行了分階段分析，得到影響氣泡生成的最主要因素為液體對(duì)氣液界面的剪切作用；針對(duì)流型圖中的塞狀流，選取相同氣液流量比、不同流速