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1、化工进展·20·CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2016年第35卷增刊1???????????研究开发???????????壁面润湿性对蛇形微通道内两相流流动特性影响的格子Boltzmann模拟周云龙,常赫(东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012)摘要:在90°Y形汇流的矩形截面蛇形微通道内,采用格子Boltzmann方法对不同接触角的蛇形微通道内气液两相流动进行了数值计算。首先以空气和水为工作流体对气液两相流动进行模拟研究并通过实验进行验证。验证模型合理性后,根据模拟计算结果,以气液相流
2、速为坐标绘制了不同接触角下的流型图并分析其差异性及原因;同时深入研究了液相黏度和接触角对于弹状流流体力学性质的综合影响;比较了具有不同接触角壁面的蛇形微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力的分布规律,并讨论了蛇形微通道内气液两相流动的影响因素。研究表明疏水壁面即接触角大于90°时,微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力均低于亲水壁面微通道内相关参数,更利于流体流动。关键词:蛇形微通道;气液两相流;数值模拟;格子玻尔兹曼;流体动力学中图分类号:TK172文献标志码:A文章编号:1000-6613(2016)s1-0020
3、-06DOI:10.16085/.jissn.1000-6613.2016.s1.004Latticeboltzmannsimulationofgas-liquidflowinserpentinemicrochannelunderdifferentcontactangleZHOUYunlong,CHANGHe(EnergyandPowerEngineeringCollege,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,Jilin,China)Abstract:Inordertostudythegas-liquidt
4、wo-phaseflowof90°Y-junctionconvergencecoil,themethodoflatticeBoltzmannwasadopted.Thesimulationofgas-liquidtwo-phaseflowwithairandwaterasworkingfluidwascarriedoutintheserpentinemicrochannelsofrectangularcrosssection.Afterpassingtheverificationexperiment,accordingtothecalculati
5、onresults,theflowpatternsofdifferentcontactanglesareplottedwiththegas-liquidphasevelocityasthecoordinateandtheeffectofcontactangleonslugflowwasin-depthstudied;Meanwhile,thedifferenceofpressuredropandfrictionfactoroftwo-phaseflowunderdifferentcontactangleinserpentinemicrochann
6、elswerecompared;Influencefactorsofwallfrictioncoefficientandshearstresswerealsodiscussed.Itshowedthathydrophobicwallwhichmeansthecontactangleisgreaterthan90degrees,thetwo-phaseflowpressuredrop,frictionfactor,wallfrictioncoefficientandwallshearstresswerelowerthanrelatedparamet
7、ersinserpentinemicrochannelwithhydrophilicwall,whichisbeneficialtofluidflow.Keywords:serpentinemicrochannels;gas-liquidflow;numericalsimulation;latticeBoltzmann;hydrodynamics[3]通道在自然科学和化学工程等领域中有着重大越来越多的关注。应用前景,并保持高速发展。与此同时,日益引起作为微化工技术重要组成部分的气-液微接触国内外专家、学者关注的微化工技术也成为化学工[1-2]。其
8、中,在化工、收稿日期:2016-03-22;修改稿日期:2016-04-28。程学科新的重要发展方向之一第一作者及联系人:周云龙(196
