微通道内气泡在幂律流体中的动力学行为研究

发布时间：2023-02-06 12:19

　　随着微流控技术的迅速发展,微反应器因比表面积大、安全性高、易放大等优势已被广泛应用于化学、生物、信息等多个前沿领域。其中,微通道内多相流动行为对微反应器性能有着十分显著的影响。因此,本文通过可视化实验方法,并考虑实际应用中常遇到流体的复杂物性,系统研究了微通道内气泡在幂律流体中的动力学行为,主要包括气泡的生成特性与破裂特性。实验的研究结果为微反应器的设计提供了理论指导。首先,采用可视化实验研究了十字聚焦型微通道内幂律流体中气泡的生成特性。实验观察到弹状流和泡状流两种流型,对于泰勒气泡的生成过程分为回缩等待,膨胀,挤压以及快速断裂四个阶段。在泰勒气泡生成的过程中,气泡头顶部的运动速度在挤压和快速断裂阶段随时间线性增加,气泡颈部宽度在快速断裂阶段与剩余时间成线性关系。气泡生成长度与液塞长度分别与幂律流体流量成幂函数关系和线性函数关系。其次,对气泡在幂律流体中对称T型微通道分岔口处的流型及对称破裂过程中的气泡动力学行为进行了研究。实验中观察到气泡的完全阻塞破裂、有间隙破裂、不对称破裂以及不破裂四种流型。在气泡发生对称破裂时,其破裂过程可分为挤压阶段和断裂阶段。气泡的长度在整个破裂过程中随时间...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 非牛顿流体概述
    1.3 微通道内气泡(液滴)的动力学行为
    1.4 本文主要研究内容
2 实验材料与实验系统
    2.1 引言
    2.2 微通道芯片的制作
    2.3 幂律流体的制备与性质
    2.4 实验系统及方法
    2.5 本章小结
3 十字聚焦型微通道内幂律流体中气泡的生成特性
    3.1 引言
    3.2 十字聚焦型微通道结构
    3.3 气泡的生成过程
    3.4 气相压力的变化规律
    3.5 气泡特征参数的变化规律
    3.6 气泡的生成尺寸
    3.7 本章小结
4 对称T型微通道内幂律流体中气泡的破裂特性
    4.1 引言
    4.2 对称T型微通道结构
    4.3 幂律流体中气泡在对称T型微通道分岔口处的流型
    4.4 气泡完全阻塞破裂规律
    4.5 气泡有间隙破裂规律
    4.6 本章小结
5 非对称T型微通道内幂律流体中气泡的破裂特性
    5.1 引言
    5.2 非对称T型微通道结构
    5.3 幂律流体中气泡在非对称T型分岔口处的流型
    5.4 非对称T型微通道内幂律流体中气泡的分配规律
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3735990