T型微通道中液液两相流流动与混合过程分析-农业机械学报.PDF

２０１７年 １月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 １期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０１．０５２ Ｔ型微通道中液 液两相流流动与混合过程分析 １ ２ １ １ １ 杨　丽　张　晖　王媛媛 　程景萌 　李姗姗 （１．河北工业大学机械工程学院，天津 ３００１３０；２．河北工业大学研究生院，天津 ３００１３０） 摘要：为了揭示 Ｔ型微通道中液液两相流的混合特性，采用数值模拟与实验对液滴内流体的动态混合过程进行了 分析。研究结果表明：在液滴生成时，旋转扰动作用决定了液滴内混合组分的初始分布，是影响混合性能的关键因 素。旋转扰动作用使液滴内两相界面发生旋转，混合组分位于液滴的前后部位，从而在液滴内循环流的作用下加 强混合。连续相流速是影响旋转扰动作用的主要因素，若连续相流速较小，液滴较长，旋转扰动作用不足以使液滴 内的组分充分混合；若连续相流速较大，液滴较小，旋转扰动能够在整个液滴范围内起到作用，混合程度得到大幅 提升。当连续相流速增大时，液滴尺寸减小，当 Ｖ为００４ Ｌ／ｍｉｎ时，混合指数为０８２，是 Ｖ为０００５ Ｌ／ｍｉｎ时 ｏ μ ｏ μ 混合指数的２倍。 关键词：微通道；两相流；混合；旋转扰动 中图分类号：ＴＱ０２７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０１０３９７０９ ＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄＭｉｘｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬｉｑｕｉｄ Ｌｉｑｕｉｄ ＴｗｏｐｈａｓｅＦｌｏｗｉｎＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃＴｊｕｎｃｔｉｏｎ １ ２ １ １ １ ＹＡＮＧＬｉ　ＺＨＡＮＧＨｕｉ　ＷＡＮＧＹｕａｎｙｕａｎ　ＣＨＥＮＧＪｉｎｇｍｅｎｇ　ＬＩＳｈａｎｓｈａｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ ２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｒｏｐｌｅｔｍｉｘｉｎｇｉｎａｍｉｃｒｏｆｌｕｄｉｃＴｊｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃ ｍｉｘｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｒｏｐｌｅｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｃｈｉｐ ｗａｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｂｙｓｏｆｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ），ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｄｒｏｐｌｅｔｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｘｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｉｘｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｔｗｉｒｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｍｉｘｔｕｒｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔａｇｅ．Ｗｈｉｌｅｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｗａｓ ｓｅｐａｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｅｄｐｈａｓｅｉｎｔｈｅｊｕｎｃｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｖｉｓｃｏｕｓｓｈｅａｒｅｘｅ