不同T 型微通道內彈狀流相分離規律的實驗研究

陳宏霞, 肖紅洋, 孫 源, 劉 霖, 宮逸飛

(華北電力大學 能源動力與機械工程學院, 北京 102206)

1 前 言

隨著微加工技術的發展以及微機電系統的廣泛應用，各種微電子器件向緊湊型、輕量型發展；而限制其性能的關鍵即為散熱問題，因此具有高效換熱性能的相變換熱在微通道內的流動及換熱性能的研究越來越受到更多科研工作者的青睞[1-3]。微通道的當量尺寸[4]、截面形狀(三角形、矩形、梯形)[5-6]以及平行通道[7-8]、分支通道[9-11]成為研究者幾個重要的研究角度。其中分支微通道(T 型微通道)不僅由于在實際微通道設計中無法避免；同時分支結構在相變流動換熱中可引起更為復雜的兩相流動形態，對其規律的研究對于學科發展具有重要意義；與此同時，其結構可作為人為調控微通道兩相流動從而強化其換熱性能的主動調控新思路[12]。

T 型通道分為2 種形式：順流型通道[1]和沖擊型通道[2-4]。順流型結構中一個出流流道與入口流動方向一致，另一個出流流道沿垂直于側壁方向進行分流；沖擊T 型通道結構為2 個出口流道沿相悖方向流動，且方向均與入流方向垂直；結構的差異造成2 種形式T 型通道分流的作用機理及分流規律不同。從上世紀七、八十年代開始，研究者等[13-30]從通道直徑尺度、流動方向和主流流型等方面考察了不同T 型分液結構對兩相流的不均衡分流規律；結果證明氣、液流速、入口流型以及通道尺寸是影響不均衡分流的重要因素；小尺度下順流型T 型通道分流兩相流主要依靠垂直于流動方向上的二次流，沖擊T 型通道分流兩相流主要依靠入流流體對壁面的慣性沖擊；……