过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (12): 1617-1626.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222454
霍元浩, 杨刚, 张会臣*
Yuanhao HUO, Gang YANG, Huichen ZHANG*
摘要: 微通道内障碍对气液两相流压力降和气泡形状具有显著影响。采用实验和数值模拟的方法探究了微通道内障碍位置对氮气/水气液两相流运动特性的影响,分析了不同气液流量条件下障碍微通道内压力降和气泡长度的变化规律。结果表明,障碍微通道内压降高于无障碍微通道,当障碍位于中心位置时,压降最大,这是由于障碍后产生涡流所致,且压降与涡流长度正相关;障碍微通道气泡长度相对于无障碍通道变化均在25%以内,且随着障碍趋近于中心位置,气泡长度变短;不同工况条件下气泡通过障碍时的形状变化呈现三种现象:回缩不发生破裂、回缩发生破裂和不回缩直接破裂。回缩不发生破裂时,回缩长度随毛细数增大而增大;回缩发生破裂时,回缩长度随毛细数增大而减小;回缩长度减小到0时,变为不回缩直接破裂。回缩长度的变化范围随着障碍趋近于中心位置逐渐变大。通过所有障碍过程中,不同工况条件下展现出不同的破裂与合并规律。数值模拟揭示了障碍后产生旋涡长度不同导致压降不同,在气泡破裂瞬间压力存在剧烈变化。通过障碍时,气泡形状的变化源于其周围液相流速的变化,障碍两侧子通道内的速度不同决定两子气泡经过障碍后的不同规律。