试析微通道内气液两相流动特性的研究

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1、一鳓⑧天洋大謦硕士学位论文_17J■嘲●嘎■潮置躅■疆■Killa一学科专业：化学工艺作者姓名：宋静指导教师：李鲜副教授壬洼士堂研窑毕陴2006年1月中文摘要微通道内两相流的研究是当今甚至未来科学及工业领域的热点之一，前人的工作主要集中在光滑微通道的单相流或有相交的单相沸腾研究，而对两相流研究很少。本论文通过实验研究考察了400”m光滑通道及粗糙通道内氮气一水的两相流动特性，400ⅡIll光滑通道内氮气一乙醇、氮气一CMC(共三组，不同表面张力)的两相流动特性：逐渐改变气体和液体流量，观察用CCD高速数码摄像拍摄到的流型

2、图，并得出流型转变时的各参数(孔隙率、气含率、摩擦压降等)和气液速率的关系，迸一步给出一张更为普遍化的流型图。其次，比较了粗糙管和光滑管的流动形态，初步研究了内表面粗糙程度对两相流动形态的影响。同时，比较了液体性质(粘度、表面张力)对微通道内两相流体流动的影响。两相微流动系统中，流型是一个重要的检测参数，它不但影响两相流的流动特性和传热传质等性能，而且影响两相流系统其它参数的准确测定，因此两相流的流型辨识是该领域中的一个重要研究方向。本文基于傅立叶变换和小波分析技术对微通道内气液两相流系统的流型进行了初步的分析。结果表明

3、，不同流型下，水平微通道的差压波动信号的小波分解在时间尺度上的分布存在着较大的差异，可以用来进行流型的分析和辨识。关键词l微通道微流体气．液两相流摩擦压力降傅立叶变换小波分析ABSTRACTThefieldoftwophaseflowinmicrochannelisahotponrecently，eveninfuture．Althoughmanytheories,modelsandcorrelationshavebeendeveloped,mostresearchisfocusedonsinglephaseflow、“t

4、hphasechange．such雒oscillationorboiling。Theflowcharacteristicsofnitrogengas—water,ethanol／CMC(threedifferentsurfacetension)Wasinvestigatedin400llmsmoothcirculartube．Theflowregimesandtransitionsobservedwca-erecordedusinghighspeedvideographybychangingthegasandliquid

5、superficialvelocities‘rangedfromO．001to10m／sandO．0001to1m／srespectivelyandthisdataWasusedtoproduceflowmapsAnewcompleteflowpatternmapisdevelopedcombinedwithformerpursuerstopredictthetransitionboundarybetweeneachflowregime．Next，wealsostudiedtheirmerwalleffect：somed

6、ifferenceswereobservedbetwe．cncapillariesofsmoothandroughinnerwall．Theeffectoffuidcharacteristics(density，viscosity)onmicroflowwerealsostudiedinthisWOrk．Intheparametermeasurementtechniqueeoftwo—phaseflow,theidentificationoftheflowregimes(patterus)isoneofmostimpor

7、tantresearchfields．Heattransfer,masstransferandthemeasurementaccuracyofotherflowparametersdependOiltheflowregimes．Inthisthesis，theauthorappliesthewaveletanalysistotheidentificationoftheflowregimesofgas—solidfluidizedbedandgas-liquidtwo-phaseflow．TheFFTanalysisand

8、waveletanalysisareusedinmicro—two-phaseflowsystempnmarily．SignalsshowsthattheFFTandwavletanalysisCallbeusedtoidentirytheregimeofthehorizontalgas—liquidtwophase