微通道內(nèi)氣泡破裂與界面動力學(xué)研究.pdf

1、近二十年來，新興的微化工技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。微通道內(nèi)的氣泡行為及動力學(xué)是其重要的研究內(nèi)容之一。本文利用高速攝像儀和高分辨率顯微鏡實驗研究了微通道內(nèi)氣泡的破裂過程。主要內(nèi)容如下：
　　研究了不對稱T型分岔口處的四種不同流型：包括完全阻塞破裂（B1）、部分阻塞破裂（B2）、無阻塞破裂（B3）和不破裂（NB），及其轉(zhuǎn)變機制。完全阻塞破裂與部分阻塞破裂以及部分阻塞破裂與無阻塞破裂之間的轉(zhuǎn)變均可由臨界無因次氣泡長度描述。與對稱T型分岔口相比

2、，本文所采用的不對稱結(jié)構(gòu)更易于氣泡破裂。
　　研究了不對稱T型分岔口處完全受阻塞破裂區(qū)域內(nèi)氣泡的破裂過程。實驗于寬度為400μm的正方型微通道內(nèi)進行。氣泡在不對稱T型分岔口處的破裂過程可分為三個階段：擠壓階段、過渡階段和快速夾斷階段。擠壓階段主要受來流速度驅(qū)動，連續(xù)相粘度的增大可加速頸部變細。在過渡階段，頸部最小寬度是一個線性變細的過程。在快速夾斷階段，來流速度的作用明顯變?nèi)?，但其影響仍不可忽略。粘度的增大可減慢該階段頸部的變細速

3、度。在整個破裂過程中，氣泡長度的影響幾乎可以忽略。提出了一個可用于預(yù)測破裂時間的冪律關(guān)聯(lián)式：0.93T/Tc?2(uTc/wc)?。
　　研究了對稱T型分岔口處氣泡的部分阻塞破裂過程。在破裂過程的擠壓階段，在氣泡頭部和通道壁面之間會有一條表征部分阻塞破裂特點的縫隙出現(xiàn)。氣泡和通道壁面之間縫隙的出現(xiàn)對氣泡頸部動力學(xué)并無明顯影響，但是氣泡頭部的演化過程在縫隙出現(xiàn)前后具有明顯差異。通過對頭部動力學(xué)的分析，探討了一些對于T型分岔口設(shè)計非常