高黏体系中纳米颗粒稳定气泡的形变及破裂行为

作     者：赵赫 费滢洁 朱春英 付涛涛 马友光 ZHAO He;FEI Yingjie;ZHU Chunying;FU Taotao;MA Youguang

作者机构：天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2024年第75卷第6期

页      面：2180-2189页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21978197) 

主　　题：微通道 气泡 纳米颗粒 破裂 高黏流体 

摘      要：采用高速摄像机研究了微通道内高黏流体中纳米颗粒稳定的气泡在流动过程中的形态及其对下游对称Y型分岔口处气泡破裂的影响。在直通道内运动气泡呈现出弹状、哑铃状和手榴弹状3种形态,气泡的形态主要受分散相流率影响。Y型分岔口处气泡的破裂流型主要为部分阻塞破裂,吸附有纳米颗粒的气泡的破裂周期较常规气泡更大,其破裂周期之差ΔTb随毛细管数Ca变化呈现出3种不同的规律:当Ca0.042时,ΔTb为正且与Ca呈正相关;当Ca0.042时,存在ΔTb为正且与Ca呈负相关和ΔTb为负且与Ca呈正相关两种情况。此外,变形气泡在Y型分岔口处呈现非对称破裂行为,其破裂的非对称性与气泡的变形程度相关,当Ca大于临界毛细管数CaCr时气泡尾部直径减小的速度加快,从而加剧气泡的变形,气泡破裂的非对称性显著增大。研究表明,吸附纳米颗粒的气泡的CaCr值与无颗粒体系中气泡相同,但吸附有纳米颗粒的手榴弹状气泡的形变程度更大,破裂的非对称性也更明显。