412 / 2021-06-16 15:29:28

微通道壁面结构对氮气/非牛顿流体两相流压力降特性的影响

摘 要: 随着工程技术逐渐向微型化和集成化方向发展，微流控技术因传质传热性能好、安全性高在化学工程、生物医学和环境监测等领域得到广泛的应用。在上述应用中，因非牛顿流体具有复杂的流变特性，气体/非牛顿流体运动特性的研究亟待深入。本文以氮气和羧甲基纤维素钠（CMC）溶液及聚丙烯酰胺（PAM）溶液两种非牛顿流体作为实验气体和液体，在锯齿型和波纹型壁面微通道内，通过高速摄像机观测了气液两相流的流型，通过压力传感器测量两种微通道内气液两相流的压力降，并与平壁面通道内两相流压力降进行比较分析。研究结果表明，由于微通道内壁面结构发生变化，微通道水力直径不断发生变化，影响气液两相流的流动，使空泡流型产生波动；微通道中气液两相流主要受到表面张力和粘性力的影响，在通过异型壁面微通道后流型依旧完好；在微通道异型段中，流型的不断波动，产生旋涡流或紊乱流等二次流从而造成能量损失，影响压力降。