文档介绍：电场作用下微流控系统中微气泡/微汽泡的动力行为特性及其调控机理上海交通大学博士后论文博士后:全晓军指导教师:郑平教授学科:核科学与技术研究方向:微尺度传热传质上海交通大学机械与动力工程学院二。一晔露瓻
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籪㈣嶝捌亍黼陛及期控机理电场作用下微流控系统中微气泡/微汽泡的摘要世纪以来,随着微制造技术的快速发展,许多貉乜萍级汲盼⑿突较迈进,为科学研究和工程应用开创了新的方向与机遇。微换热器、微流控芯片、微致动器、微混合器、微化学反应器、微燃料电池等各种微热流系统相继涌现,在微电子、材料科学、化学工程、生物化学分析、分子生物学、能源等诸多学科领域显示出了广泛的应用前景。一些新型的微流体控制技术受到了各国学者极大的关注,其中微流体系统中的微气泡生成技术、利用附加电场效应控制微气泡生成大小及频率、微汽泡在微泵中的应用以及外加电场强化微通道沸腾传热等研究内容,己经成为当前工程热物理领域的研究热点。微流体系统产生的微气泡在药物输送、超声造影、肿瘤去除基因研究、新材料的中尺度自组装、立体结构的微制造、姆掷牒偷鞍字式峋Х治龅确矫具有重要的应用。因此,研究微流体系统中气泡的生成及控制技术,具有十分重要的实际意义送猓矶嘌д叨月龀寮尤认挛⑵莶讨兴布湟鸬慕锨的压力波动及其在微泵和微致动器的应用发生广泛的兴趣。也有许多学者对电场强化常规尺度下的沸腾换热进行了大量实验研究。针对以上研究的热点,本文首先用实验方法研究微通道几何结构流速比僻约癈口对气泡形成的影响。从实验数据拟合得到及街不同模式下的气泡发生无量纲频率楣剑⑶已芯啃纬傻奈⑵菰谙掠蜹型通道处的分离行为,发现了断裂及不断裂两种气泡分离方式,并对其进行了理论分析。随后研究电场对气泡形成的影响,将电极放置在子微通道出口附近气泡发生的地方,采用格子椒ǖ姆肿邮颇苣P停D饬说兔甘钡绯∽饔下非润湿微通道内两种不相融流体的混合而产生的气泡形成的过程。模拟结果表明,随着电场强度的增加,产生气泡的体积减小而形成频率增加。这是因为在电
场作用下的气泡生成过程中,气泡和固体壁面之间的间隙减小,导致正在生成的气泡更有效地堵塞连续相流体。这一堵塞作用增加了气泡界面两相的压差,导致对气泡脖子更强的压缩效应。对于一个固定的连续相和分散相流量比,存在一个使气泡开始接触电极的临界电场强度。在这一临界场强处,生成气泡的体积突然显著减小,频率显著增加。高场强下,电场力在流场中起主导作用,连续相速度对气泡的变形的影响不大。本研究模拟结果表明电场可用于有效控制气泡生成体积和频率的大小。最后本研究精心设计并加工了集成在微通道内的微加热器,开展了脉冲加热下流动沸腾流型及表面活性剂效应等的研究,重点研究了流速、脉冲宽度、热流密度、活性剂浓度等对微尺度沸腾现象及微汽泡行为的影响。并利用先进的加工技术,设计了独特的微芯片,重点研究电场对微加热器壁面上单个微汽泡动力行为的影响,从而探究电场作用强化沸腾换热的机理及效应。关键词:微通道;微气泡;微汽泡;电场;脉冲加热上海交通大学博士后论文摘要
录目计算模型——格子椒ā符号说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。项目的立项背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..国内外研究现状及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一.⒁旱涡纬傻难芯俊.⑵菪纬傻难芯俊参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一第二章微通道内同向流动微气泡生成特性的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯实验系统及实验段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.实验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯微气泡的产生及在腿肟诖Φ姆至选创新之处⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第三章电场作用下微通道内微气泡生成特性的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一结果和讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.薜绯∈∽饔孟碌钠菪纬伞结住参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第四章脉冲加热下微汽泡生成的动力行为特性的研究录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯..⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.上海交通大学博士后论文目录
⋯.........。⋯⋯⋯⋯⋯躭研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯实验装置及过程⋯⋯⋯⋯⋯