微通道中液体非牛顿特性对流动特性的影响

发布时间：2022-07-19 17:13

　　微尺度下的流动在微流控系统中至关重要,关系到微流控系统特定功能的实现。化工和生物医疗领域中所使涉及的大多是非牛顿流体和两相流,因此,本文针对微通道中液体非牛顿特性对气液两相流的流动特性的影响开展研究,论文的主要内容如下:1.对三种溶度的聚丙烯酰胺（PAM）溶液进行黏度特性评价,选用Ostwald-de wale幂律方程表征PAM溶液的流变特性。结合PAM溶液的黏度方程,对影响微通道中流体运动特性的无量纲参数进行修正,为理论分析提供依据。2.采用高速摄像系统对T型微通道内氮气/不同浓度PAM溶液的空泡生成过程进行实验研究,着重分析流速、气液流速比和无量纲参数对空泡动力学特性的影响。结果表明,在T型微通中观察到三种流型,即柱塞流、弹状流和弹-塞流;气液流速比增大,空泡的尺寸增大,空隙率增大;流速增大,空泡运动速度增大,空隙率增大;随着雷诺数、毛细管数以及韦伯数We的增加,空泡长度呈现幂律性下降趋势,据此建立了空泡长度的预测方程。3.对微通道中两相流运动的压降进行测量,分析流速、气液流速比和溶液浓度对压降的影响。研究发现,流速越大,系统压降变化稳定后的压降值也越大;PAM溶液浓度越大,系统压... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 非牛顿流体的流变学特性
        1.2.1 流体分类
        1.2.2 非牛顿流体的基本性质
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 两相流流型
        1.3.2 空泡的形成和空泡长度
        1.3.3 空隙率
        1.3.4 压力降
    1.4 本文的研究内容
2 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液的流动参数研究
    2.1 聚丙烯酰胺溶液黏度的计算
    2.2 无量纲参数
    2.3 本章小结
3 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液两相流的运动特性研究
    3.1 实验装置和流程
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 实验步骤及参数
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 微通道中两相流流型
        3.2.2 微通道中空泡尺寸的计算
        3.2.3 微通道中空泡运动速度的计算
    3.3 本章小结
4 微通道中氮气-聚丙烯酰胺溶液的压降特性研究
    4.1 实验装置及流程
        4.1.1 实验装置
        4.1.2 实验步骤
    4.2 不同参数对压降的影响
        4.2.1 流速对压降的影响
        4.2.2 气液流速比对压降的影响
        4.2.3 液体浓度对压降的影响
    4.3 压降模型的建立
        4.3.1 空隙率
        4.3.2 微通道压降计算
    4.4 本章小结
5 气液两相流运动特性的模拟分析
    5.1 模拟参数设置
        5.1.1 T型微通道网格划分
        5.1.2 模拟参数设置
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 微通道内两相流流型的数值模拟
        5.2.2 微通道两相流压力的数值模拟
        5.2.3 微通道两相流速度场的数值模拟
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]完全阻塞气泡在T型不等宽微通道分岔口的破裂动力学[J]. 温宇,朱春英,付涛涛,马友光.  化工进展. 2015(11)
[2]并行微通道内气液相分配规律[J]. 白璐,朱春英,付涛涛,马友光.  化工学报. 2014(01)
[3]T型结构微通道气液两相流型的数值模拟[J]. 袁希钢,宋文琦.  天津大学学报. 2012(09)
[4]T型微通道内气液两相流数值模拟[J]. 王琳琳,李国君,田辉,叶阳辉.  西安交通大学学报. 2011(09)
[5]微混合技术研究进展[J]. 叶明星,Mansur E H A,王运东,戴猷元.  化工进展. 2007(06)
[6]聚丙烯酰胺（PAM）的改土及增产效应[J]. 员学锋,吴普特,冯浩.  水土保持研究. 2002(02)
[7]临床血液流变学[J]. 梁子钧.  蛇志. 1994(01)

博士论文
[1]微通道内非常规流体液滴生成与界面动力学研究[D]. 杜威.天津大学 2017
[2]胍盐离子液体用于中药和蛋白质的分离分析及细胞机电性质研究[D]. 丁雪沁.湖南大学 2016
[3]液液萃取微流控芯片的制备工艺及应用研究[D]. 熊鹏辉.中国科学技术大学 2016
[4]气液两相流动结构复杂性分析[D]. 傅春.天津大学 2015



本文编号：3663816