基于Micro-PIV的毛细管内流场的可视化研究

发布时间：2021-12-29 19:07

　　采用Micro-PIV和FLUENT软件,对水包油乳液在内径为0. 7 mm的圆截面毛细管内的流场结构进行了实验和模拟研究,得到了毛细管内的速度矢量场分布。研究结果显示,实验结果与模拟结果较接近,毛细管内从层流到紊流的转捩发生在Re为2 000左右,与宏观尺度管内流动的临界雷诺数接近,并未发现流动转捩提前的现象。 

【文章来源】：上海电力学院学报. 2019,35(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

毛细管的俯视图实验中Ｒe的计算公式为

中，并在出口处用烧杯收集实验过的溶液。通过改变注射泵的流量设置参数来调节水包油乳液进入毛细管的流量。2数值模拟2．1物性参数去离子水和导热油的物性参数如表2所示。表1去离子水和导热油的物性参数参数密度/(kg·m－3)比热/［J·(kg·K)－1］导热率/［W·(m·K)－1］黏度/(Pa·s)导热油965．088036．000去离子水998．241830．5990．0010042．2网格划分利用GAMBIT软件对毛细管进行几何结构的绘制和网格划分，如图3所示。进行网格划分时，采用六面体结构化网格。图3毛细管网格分布2．3数值模拟方法本文利用FLUENT软件对玻璃毛细管内水包油乳液的流动进行模拟。将水包油乳液看做单相流，在Ｒe为1000～5000范围内进行计算。当Ｒe为1000～2500时，采用层流模型进行模拟计算;当Ｒe为3000～5000时，采用k-ε模型进行计算。采用SIMPLE算法对无量纲控制方程进行求解，动量方程采用二阶迎风格式，以提高计算精度。因实验过程中不涉及能量的传递，所以能量方程处于关闭状态。当残差小于10－5时，动量方程视为计算收敛。2．4边界条件进口条件设置为速度入口，速度大小依据Ｒe来确定。出口条件设置为压力出口，壁面条件设置为无滑移边界条件。3混合溶液的配置实验所用的示踪粒子溶液中，粒子材质为聚苯乙烯，粒径为1μm，质量浓度为1%，密度为1．05g/cm3。粒子的密度与去离子水的密度相近，因此被选为示踪粒子。示踪粒子在绿色激光的照射下发出红光，其荧光光谱特性如下:激发波长为532nm，发射波长为610nm

毛细管内充分发展段不同Ｒe下的速度矢量场注:

【参考文献】：
期刊论文
[1]集沙仪等动力特性的光学实验研究[J]. 刘江.  上海电力学院学报. 2017(02)
[2]甲基硅油乳液的制备研究[J]. 沈萍萍,冯钦邦,吴利民,王跃林.  有机硅材料. 2017(02)
[3]稠油的类乳化复合降粘作用机理[J]. 周风山,吴瑾光.  油田化学. 2002(04)

博士论文
[1]复杂结构微通道热沉流动可视化及传热过程热力学分析[D]. 翟玉玲.北京工业大学 2015



本文编号：3556707