矩形微通道内液相黏度对气泡界面的作用机制

摘要

利用高速摄像机对矩形微通道中不同黏度体系下气泡的形状及界面演变进行实验研究。实验观察到子弹状、棒槌状、平尾状和尖尾状四种气泡形状,其中液弹的挤压力控制气泡尾部由凸形变平形或凹形,而受限空间效应和液相黏性剪切导致气泡形状为贴近壁面的尖尾状。基于两相Ca数和气液流率比绘制了气泡形状分布图并建立形状转变模型。平尾状和尖尾状气泡均是由棒槌状气泡演变而来,转变距离分别随气泡上游液弹压力和液相黏性剪切力的增加而减小,并且均与气/液流率比呈幂律关系,幂律指数小于零。尖尾状气泡破裂发生在尖端且存在临界条件,根据Ca数和气液流率比提出了破裂条件的良好预测模型。本工作对于矩形微通道内气泡的流动与破裂调控具有重要的指导意义。