T形微通道内气泡(液滴)生成机理的研究进展

综述了T形微通道内气泡(液滴)的生成机理。讨论了挤压机制、剪切机制以及挤压-剪切共同作用机制下气泡(液滴)生成控制因素,表明挤压机制发生于受限气泡(液滴)的生成,其生成尺寸主要由气液流量控制;剪切机制发生于未受限气泡(液滴)生成,主要由毛细数控制;挤压和剪切共同作用机制发生于挤压-滴状转变区内气泡(液滴)的生成,并由毛细数和流量比共同控制。同时介绍了3种不同机制的物理模型以及黏度比对气泡(液滴)生成的影响。

T形微通道内环状气液两相流相分离

以氮气为气相工作介质,以不同表面张力的液体(纯水、0.01%SDS溶液、0.5%SDS溶液、乙醇)为液相工作介质,对矩形截面为100μm×800μm的T形微通道内的气液环状流进行了相分离可视化实验。实验结果表明:环状流液相在侧支管中采出占优势。液相采出分率主要集中在0.25～0.65之间;气相采出分率在0.1～0.8,液相采出分率的增长幅度随着气相采出分率增加而变大。当气相表观速度一定时,液相采出分率随着两相流液体速度的增加而降低;当液体表观速度一定时,气体速度变化对液相采出分率影响不大;当两相的表观速度一定时,液相采出分率随着液体的表面张力降低而减小。所得实验数据与其它尺寸的数据进行比较,发现管径尺寸对环状流相分离有较大影响。

T形微通道内氮气/非牛顿流体两相流相分配

以氮气作为气相工质,以纯水和浓度分别为0.10wt%、0.25wt%、0.50wt%的PAAm水溶液分别为液相工质,在当量直径为178μm的T形微通道内进行气液两相流相分配的实验。实验结果表明:非牛顿流体的性质对两相流相分配特性有着重要的影响。当液体的有效黏度增加时,弹状流和环状流的液相采出分率增加。通过对弹状流与环状流两种流型的对比,发现环状流的液相采出分率受非牛顿流体性质影响较大,而弹状流受其影响较小。