十字型通道内黏弹性撞击流混合机理研究

采用激光诱导荧光(PLIF)技术对十字型通道中黏弹性流体(聚环氧乙烷溶液)进行可视化研究,重点考察了雷诺数(Re)、聚合物溶液质量分数(w)和通道尺度对流体流动模式、振荡特性以及混合效果的影响。结果表明,对于牛顿流体(水),随着雷诺数增加(20<Re<500),500μm、6 mm和1 cm的十字型通道内均依次呈现分离流、稳态吞噬流、涡脱落振荡以及非稳态吞噬流;而对于黏弹性流体,随着聚合物溶液质量分数增加(0.01%≤w≤0.30%),流体弹性效应增强,在低聚合物溶液质量分数下微通道内出现了惯性弹性非稳态振荡,导致混合增强,而在较高质量分数下出现了弹性主导的非稳态振荡,弹性非稳态振荡在维森贝格数和雷诺数较低时具有周期性特征,随着维森贝格数和雷诺数增大,振荡周期减小且趋于不规则。对于6 mm和1 cm十字型通道,随着聚合物溶液质量分数的增加,涡脱落振荡和非稳态吞噬流的临界雷诺数增大,在较高聚合物溶液质量分数下非稳态吞噬流消失。