声场驱动气泡增强微流体混合的数值模拟

论文摘要

微流体研究中,由于雷诺数较低,流体呈层流流动,流体混合主要依靠分子扩散,混合时间长,效率低,故流体混合成为亟待解决的问题。声场激振气泡可以有效促进流体混合,已经引起了广泛关注。本文模拟研究了声场作用下气泡振动对流体混合的影响,探索了微尺度流体在声场激振下的流动特性,分析了微通道高度、入口速度、气泡间距及布置方式对流体混合的影响。结果发现,微通道高度较低时,气泡振动可以更好地促进流体混合;入口速度较小时,流体在气泡附近滞留时间较长,混合较为均匀;气泡半径较大时,旋涡扰动增强,混合效率提高;两个气泡的混合效果优于单个气泡,而气泡间距对混合效率基本无影响;微通道高度较低时,气泡同侧布置和异侧布置对流体的混合效果相接近,随着微通道高度的升高,两种布置方式对混合效果的差异逐渐显现,异侧布置具有更好的混合效果。

论文目录

• 1 理论模型
•   1.1 物理模型
•   1.2 控制方程及边界条件
•   1.3 物理参数
•   1.4 网格无关性验证
• 2 结果与讨论
•   2.1 流体流动瞬态混合特性
•   2.2 微通道高度对混合性能的影响
•   2.3 入口流速对混合性能的影响
•   2.4 气泡半径对混合性能的影响
•   2.5 气泡间距对混合性能的影响
•   2.6 气泡布置方式对混合性能的影响
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 董帅,耿朋飞,纪祥勇,李春曦

关键词: 气泡,振动,微流体,混合

来源: 化工进展 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,信息科技

专业: 力学,无线电电子学

单位: 华北电力大学动力工程系

基金: 国家自然科学基金(11302076),河北省自然科学基金(A2014502047),中央高校基本科研业务费专项项目(2018MS100)

分类号: O35;TN492

DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0460

页码: 5271-5278

总页数: 8

文件大小: 2528K

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