波浪形微通道中液体混合特性的数值模拟

采用数值模拟方法研究出口尺寸为500μm×500μm的圆和椭圆弧波浪形微通道的混合特性。受离心力影响波浪形通道在较低雷诺数下(Re=10)可产生二次流漩涡,随着雷诺数增大二次流漩涡逐步由两涡结构过渡到四涡及多涡结构,混合强度急剧增加。通过改变圆的曲率R,发现二次流漩涡及混合强度随迪恩数的增大而增强,且在中等雷诺数下(Re≈100)曲率R对混合的影响最为明显;在所考察范围内,曲率半径最小的圆波浪形通道混合效果最好,同时压降也最大。改变椭圆半轴长度比,发现通道压降随着半轴长度比的减小而降低,而混合强度和平均迪恩数则呈现先增大后减小的趋势;当半轴长度比a/b=0.75时,通道的平均迪恩数最大,混合强度最大,而压降相对较低。

复杂波浪形微通道对流传热和熵产分析

设计一种在微通道底面中心设置波浪状肋片以及在微通道两侧壁面设置矩形肋片的复杂波浪形微通道(WMC-RP),采用数值方法研究其对流传热和熵产特性。将所得结果与光滑波浪形微通道(WMC-S)、仅带有波浪状肋片的波浪形微通道(WMC-R)和仅带有矩形肋片的波浪形微通道(WMC-P)进行对比。结果表明:在所研究的雷诺数范围内,相较于WMC-S、WMC-R和WMC-P,WMC-RP的摩擦阻力系数平均值分别增大了228.15%、42.96%、98.48%,WMC-RP的努塞尔数平均值分别增大了12.08%、8.42%和35.28%,WMC-RP的熵产增大数平均值分别降低12.72%、4.24%、21.04%,这表明WMC-RP的换热效果好、能量利用率最高。