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2-T型微通道内气泡生成和破碎特性可视化实验研究

作　者: 张玉相
导　师: 程林；王立秋
学　校: 山东大学
专　业: 工程热物理
关键词: 单分散性微气泡生成微通道气液两相流流型图
分类号: TQ02
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

微气泡在生物医学和制药工业中有着重要而广泛的应用，微气泡的大小和均匀度直接影响到应用的效果，在绝大多数微气泡应用实例中人们总是希望想得到尺寸更小、均匀度更高的微气泡来提高作用效果。最近有学者指出利用微通道的尺度效应可以有效的生成单分散性微气泡，同时指出微通道当量直径对微气泡的大小有着绝对的控制作用。减小微通道的当量直径固然能够减小微气泡的直径，然而那将大大提高微气泡发生器的制造成本，所以开发一种简单而有效的方法来降低微气泡的尺寸显得特别重要。基于微通道能够产生气泡的事实，我们设计了一种新型的微气泡发生器——2-T微通道气泡发生器，在不改变微通道当量直径的前提下，通过两个T微通道交叉口的组合成功的将水中微气泡的体积减小了50％。为了寻找最优的微气泡发生器结构，我们分别使用水和蓖麻油作为液相，采用了3种类型共6个微通道气泡发生器，进行了微气泡发生器流型实验研究。通过高速显微成像技术记录了微通道内气液两相流区流型的变化，确定了每个气泡发生器的单分散性气泡流区域，并以流型图的形式给出了结果。重点研究了气泡流区单分散性微气泡的生成和破碎特性，总结了不同微气泡发生器气泡生成频率和生成直径随气液入口压力的变化规律。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章绪论  8-16
  1.1 研究背景与意义  8-11
    1.1.1 微气泡存在的广泛性和重要作用  8-10
    1.1.2 微通道内气液两相流  10-11
  1.2 国内外研究的现状  11-15
    1.2.1 微气泡的生成规律  11-12
    1.2.2 微通道气液两相流流型  12-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-16
第2章微气泡发生器实验研究  16-27
  2.1 实验目的  16
  2.2 实验原料和实验仪器  16-22
    2.2.1 2-T微通道气泡发生器  16-20
    2.2.2 高速照相机  20-21
    2.2.3 显微镜  21
    2.2.4 其他辅助设备  21-22
  2.3 实验系统  22-24
    2.3.1 流体驱动系统  23
    2.3.2 数字显微成像系统  23-24
  2.4 实验数据处理及误差分析  24-27
    2.4.1 实验数据处理  24
    2.4.2 实验误差分析  24-27
第3章实验结果—水作为液相  27-62
  3.1 A80微通道气泡发生器  27-33
    3.1.1 液相流动区和气相流动区典型流型  28-29
    3.1.2 气泡流区典型流型及气泡生成规律  29-32
    3.1.3 分层流区典型流型  32-33
  3.2 A150微通道气泡发生器  33-37
    3.2.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  34-36
    3.2.2 分层流区典型流型  36-37
  3.3 B160微通道气泡发生器  37-44
    3.3.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  38-43
    3.3.2 分层流区典型流型  43-44
  3.4 B300微通道气泡发生器  44-49
    3.4.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  45-49
    3.4.2 分层流区典型流型  49
  3.5 C160微通道气泡发生器  49-55
    3.5.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  50-54
    3.5.2 分层流区典型流型  54-55
  3.6 C300微通道气泡发生器  55-58
    3.6.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  56-58
    3.6.2 分层流区典型流型  58
  3.7 本章小结  58-62
    3.7.1 微通道生成气泡特点  59-60
    3.7.2 微通道内气液两相流典型流型  60
    3.7.3 本实验发现的特殊现象  60-62
第4章实验结果—蓖麻油作为液相  62-87
  4.1 A80微通道气泡发生器  62-68
    4.1.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  64-66
    4.1.2 过渡流区典型流型  66-67
    4.1.3 分层流动典型流型  67-68
  4.2 A150微通道气泡发生器  68-70
    4.2.1 气泡流区典型流型及气泡生成规律  69-70
    4.2.2 过渡流区典型流型  70
    4.2.3 分层流区典型流型  70
  4.3 B160微通道气泡发生器  70-75
    4.3.1 液相流动区和气相流动区  71
    4.3.2 气泡流区典型流型和气泡生成规律  71-73
    4.3.3 过渡流区典型流型  73-74
    4.3.4 分层流区典型流型  74-75
  4.4 B300微通道气泡发生器  75-77
  4.5 C160微通道气泡发生器  77-82
    4.5.1 液相流区和气相流区  79
    4.5.2 气泡流区典型流型和气泡生成规律  79-81
    4.5.3 过渡流区典型流型  81
    4.5.4 分层流动区典型流型  81-82
  4.6 C300微通道气泡发生器  82-85
  4.7 本章小结  85-87
    4.7.1 微通道生成气泡特点  85-86
    4.7.2 微通道内气液两相流典型流型  86-87
第5章全文总结和展望  87-89
参考文献  89-93
致谢  93-94
学位论文评阅及答辩情况表  94

2-T型微通道内气泡生成和破碎特性可视化实验研究

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