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矩形微通道内气液两相流型及其转换边界的实验研究

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高校化学工程学报 2011年第6期25卷 916-922页

作者：刘谦张颂红沈绍传贠军贤姚克俭徐林红浙江工业大学化学工程与材料学院绿色合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310032 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074

气液两相流流型预测是微流动系统设计和控制的基础。实验在带有＂十＂字形和＂T＂字形的矩形微通道（主通道水力直径0.29 mm）内,以氮气作为气相,分别以乙醇-表面活性剂水溶液或丙酮-表面活性剂水溶液为互溶混合液相,对气液两相流型及... 详细信息

气液两相流流型预测是微流动系统设计和控制的基础。实验在带有＂十＂字形和＂T＂字形的矩形微通道（主通道水力直径0.29 mm）内,以氮气作为气相,分别以乙醇-表面活性剂水溶液或丙酮-表面活性剂水溶液为互溶混合液相,对气液两相流型及转换边界进行了研究。气相表观速度和混合液相表观速度分别在0.012-22.391 m·s-1和0.006-1.508 m·s-1,利用可视化研究方法,观察到泡状流、弹状流、扰动流及分层流四种流型,并绘制出流型图,将所得流型图与文献中的流型转变边界线作了比较。利用文献中流型转变关联式预测实验条件下流型边界,发现其对弹状流向扰动流转变的预测较为符合,并通过韦伯准数修正关联式得出本实验中弹状流向扰动流转变的流型边界。

关键词：矩形微通道两相流流型流型图流型边界

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矩形微通道内气液两相流压力降特性

动力工程学报 2014年第5期34卷 390-395页

作者：孙科刘博路昆吴昱华电电力科学研究院杭州310030

以氮气为气相介质,以不同表面张力的液体(纯水、0.01%SDS溶液、乙醇)为液相介质,对3种矩形微通道(200μm×200μm,400μm×400μm和800μm×800μm)内两相流压力降进行可视化试验,同时对微通道内两相流压力降梯度进行了测量,并将测量值... 详细信息

以氮气为气相介质,以不同表面张力的液体(纯水、0.01%SDS溶液、乙醇)为液相介质,对3种矩形微通道(200μm×200μm,400μm×400μm和800μm×800μm)内两相流压力降进行可视化试验,同时对微通道内两相流压力降梯度进行了测量,并将测量值与均相流模型、分相流模型和以流型为基础模型的预测值进行了对比.结果表明:两相流压力降受表面张力、通道尺寸和两相流速度影响;以流型为基础模型的理论预测方法预测效果最好.

关键词：矩形微通道气液两相流压力降流型模型

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矩形微通道内两相流摩擦压降特性及计算方法

化学工程 2021年第3期49卷 39-44页

作者：张朋辉刘东尧南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

使用表面张力不同的纯水和乙醇作为液体,用氮气作为气体,在水平矩形微通道(d_(h)=0.29 mm)中开展两相流摩擦压降的实验研究,对通道进出口的压力进行了测量。结合流型说明了表面张力对摩擦压降产生的影响,并将实验压降值与均相流模型和... 详细信息

使用表面张力不同的纯水和乙醇作为液体,用氮气作为气体,在水平矩形微通道(d_(h)=0.29 mm)中开展两相流摩擦压降的实验研究,对通道进出口的压力进行了测量。结合流型说明了表面张力对摩擦压降产生的影响,并将实验压降值与均相流模型和分相流模型的预测值进行了对比,结果表明:在低压降区域,均相流模型预测值与实验值符合较好。针对于微小通道提出的分相流模型中,Zhang关系式预测结果与实验值符合稍好,但预测值整体大于实验值。根据实验分析中Chisholm系数C和L-M系数X之间存在的规律,同时考虑分液相雷诺数(Re_(L))、邦德数(Bo),对Chisholm关系式进行修正,修正计算式能很好预测实验结果。

关键词：矩形微通道气液两相流摩擦压降 Chisholm参数C

矩形微通道热沉内单相稳态层流流体的流动与传热分析

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应用数学和力学 2013年第8期34卷 855-862页

作者：王丽凤邵宝东程赫明唐艳军昆明理工大学建筑工程学院工程力学系昆明650500

采用解析方法分析了矩形微通道热沉内单相稳态层流流体的流动与传热.基于y方向流速和导热不变的假设,建立流体在矩形微通道内流动的流速方程和传热的温度方程,进而推导出Nusselt数和Poiseuille数的理论表达式.通过计算结果可以看出,推导... 详细信息

采用解析方法分析了矩形微通道热沉内单相稳态层流流体的流动与传热.基于y方向流速和导热不变的假设,建立流体在矩形微通道内流动的流速方程和传热的温度方程,进而推导出Nusselt数和Poiseuille数的理论表达式.通过计算结果可以看出,推导的Nusselt数和Poiseuille数的解析解与其他文献的结果吻合较好,而且当宽高比趋于无穷大时,Nusselt数和Poiseuille数分别趋近于8.235和96,这与其他文献结果完全相同.在Reynolds数相同时,摩擦因数随着宽高比的增加而增加,而在相同宽高比时,摩擦因数随Reynolds数的增加而减小.

关键词：矩形微通道热沉 Nusselt数 Poiseuille数稳态层流

离心力作用下流体在矩形微通道中的瞬态流动特性

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上海交通大学学报 2016年第6期50卷 968-974页

作者：沈腾王炅南京理工大学机械工程学院南京210094

为预测离心力作用下单位时间内流体在矩形微通道中的流动位移,对离心力作用下流体在矩形微通道中的流动机理进行理论分析.基于N-S方程建立了微流体的瞬态流动模型,得到矩形微通道内流体的压力分布、速度分布及其流动前端的位移变化规律... 详细信息

为预测离心力作用下单位时间内流体在矩形微通道中的流动位移,对离心力作用下流体在矩形微通道中的流动机理进行理论分析.基于N-S方程建立了微流体的瞬态流动模型,得到矩形微通道内流体的压力分布、速度分布及其流动前端的位移变化规律,并对所建立的瞬态流动模型进行仿真分析,在仿真结果的基础上分析截面尺寸以及转速对流体的流动位移和横向速度的影响.结果表明,所建立的瞬态流动模型的计算结果与其仿真结果较吻合,能够较好地预测离心力作用下流体在矩形微通道中的位移变化规律.

关键词：离心力微流体矩形微通道瞬态流动

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矩形微通道散热器流道的数值模拟及尺寸优化

应用数学和力学 2014年第3期35卷 278-286页

作者：何颖邵宝东程赫明昆明理工大学土木工程学院工程力学系昆明650500

微通道散热器具有体积小、流速小、压降小、散热高等优点,随着工业微型化的发展,微型散热器的应用越来越广泛.已有的研究表明,微通道的散热性能主要决定于微通道的几何参数和流体的流动情况,相对于三角形和梯形结构,矩形微通道具有更好... 详细信息

微通道散热器具有体积小、流速小、压降小、散热高等优点,随着工业微型化的发展,微型散热器的应用越来越广泛.已有的研究表明,微通道的散热性能主要决定于微通道的几何参数和流体的流动情况,相对于三角形和梯形结构,矩形微通道具有更好的散热性能.基于ANSYS Workbench有限元软件,对长度为40 mm,不同截面尺寸的单通道内流体流动及传热性能进行了数值模拟,给出具有较小压降、较大散热效率的微通道尺寸.对优化后的模型计算分析,在一定流体流速和温度的初始状态下,基底给一定热通量,经过计算,散热器可运输的热通量较高,压降较低,热传递效率较大,散热器具有良好的工作性能.

关键词：矩形微通道压降热通量热传递效率数值模拟

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矩形微通道的宽高比对流动特性的影响研究

低温与超导 2020年第1期48卷 68-72页

作者：张业强张雪龄王燕令何永宁郑州轻工业大学能源与动力工程学院郑州450002

在横截面积不变、入口流速相等的条件下,通过数值模拟的方法,分析了在不同宽高比时矩形微通道内流体流动特性的变化规律。结果表明,矩形微通道的入口段长度随水力直径的减小先增加,再急剧降低,而后逐渐减小,而且水力直径越小,中心线流... 详细信息

在横截面积不变、入口流速相等的条件下,通过数值模拟的方法,分析了在不同宽高比时矩形微通道内流体流动特性的变化规律。结果表明,矩形微通道的入口段长度随水力直径的减小先增加,再急剧降低,而后逐渐减小,而且水力直径越小,中心线流速缓慢增加至主流速度的长度越长;此外,矩形微通道的沿程阻力系数与水力直径的1.04次方成反比例关系,而泊肃叶数Po与水力直径的2.4次方成正比,且最大值为95.19.

关键词：矩形微通道宽高比入口段长度泊肃叶数

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矩形微通道内流体流动特性的数值研究

热科学与技术 2012年第1期11卷 59-63页

作者：江乐新王从权中南大学机电工程学院湖南长沙410083

对矩形微通道实体模型进行简化处理,并建立微通道内流体流动的数学模型。设定矩形微通道水力直径Dh=120～480μm,入口雷诺数Re=11.9～3 817.1,以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLUENT分别对不同水力直径的三组矩形微通道内流体流动特性展开... 详细信息

对矩形微通道实体模型进行简化处理,并建立微通道内流体流动的数学模型。设定矩形微通道水力直径Dh=120～480μm,入口雷诺数Re=11.9～3 817.1,以20℃蒸馏水为流动工质,借助FLUENT分别对不同水力直径的三组矩形微通道内流体流动特性展开数值模拟研究,并将数值模拟结果与理论预测值及其他学者的研究结论进行对比。结果表明:随着微通道水力直径的减小,摩擦阻力系数、速度梯度和压强梯度都呈现增大趋势;在微尺度下,矩形微通道内临界Re提前,而且水力直径越小,临界Re值越小。

关键词：水力直径矩形微通道数值模拟

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矩形微通道流动换热特性的数值分析

红外技术 2010年第5期32卷 304-308页

作者：刘一兵湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 邵阳职业技术学院机电工程系湖南邵阳422000

对矩形微通道的传热和流动特性进行了三维数值模拟,结果表明:在所讨论的矩形微通道的转捩雷诺数提前到1000～1100之间,当Re>2500时,微通道内达到旺盛湍流;当量直径的变化对层流区换热Nu数影响不大,对湍流区换热Nu数有较大影响;对层流区... 详细信息

对矩形微通道的传热和流动特性进行了三维数值模拟,结果表明:在所讨论的矩形微通道的转捩雷诺数提前到1000～1100之间,当Re>2500时,微通道内达到旺盛湍流;当量直径的变化对层流区换热Nu数影响不大,对湍流区换热Nu数有较大影响;对层流区的阻力系数影响很小,对湍流区的阻力系数影响明显,可为设计和分析微通道的性能提供理论参考。

关键词：矩形微通道数值模拟流动换热