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Wall wettability and fluid rheology effects on two-phase flows in microchannel

壁润湿性和流体流变学对微通道内两相流的影响

基本信息

批准号：
22K03907
负责人：
川原顕磨呂
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、マイクロ・ミニ流路内の二相流動特性、特に相界面性状や圧力損失に及ぼす流路壁面の濡れ性、非ニュートンレオロジー特性、流路スケールの三つの因子の影響を明らかにし、二相流動特性を定量予測できるモデルを構築することを目的として、本年度は次を実施した。・ニュートン流体（水）とマイクロ流路壁面濡れ性の関係を把握するためのデータベースを構築した。その際、流路壁面の接触角を9～166°の範囲で変化させて、流動様式、気泡速度、気泡の長さ、液スラグの長さ、圧力損失、気泡生成時の気液界面の遷移についての広範囲の実験データを獲得した。その結果、圧力損失は流動様式と関係し、その流動様式は壁面の濡れ性に密接に関係することを明らかにした。濡れ性が良い（流路壁面と流体の接触角が小さい）ほど気泡の長さは短くなり、圧力損失は大きくなる。他方、濡れ性が悪い（接触角が大きい）ほど、気泡の長さが増大し、圧力損失は減少することが分かった。・非ニュートン流体として用いる高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド）の水溶液のレオロジー特性を調べた。キャピラリー法により擬塑性特性を把握し、Capillary breakup extensional rheometer法により緩和時間を測定して弾性特性を把握した。加えて、ポリアクリルアミドの水溶液については使用による劣化特性を調査した。その結果、見かけの粘度および緩和時間の減少が確認された。また、急拡大部を通過する際、ニュートン流体では見られないエネルギーの回復を観察し、そのモデルを検討した。

This study examines the two-phase flow characteristics in the flow path of the machining and micro flow paths, the characteristics of the phase interface, pressure loss, and flow path wall surface characteristics, and the characteristics of the non-manufactured flow path. Quantification of the influence of flow path parameters and two-phase flow characteristics on factors Measure the purpose of the construction project and the project of the current year.・The relationship between the fluid (water) and the fluid flow path wall surface is determined by the relationship between the fluid (water) and the fluid flow path. The contact angle of the flow path wall surface is 9 to 166°, the range of the contact angle is 9 to 166°, the flow pattern, the bubble speed, the bubble length, The length of the liquid, the pressure loss, and the migration of the liquid interface when the bubble is generated are obtained. Result, pressure loss, flow type and relationship, flow type and wall surface, tight connection and relationship, and clear relationship. The wetness is good (the contact angle between the flow path wall and the fluid is small), the bubble is long and short, and the pressure loss is large. Other side, contact angle is large, the contact angle is large, the bubble is long, the pressure loss is large, and the pressure loss is reduced.・Non-ニュートン fluids are made of いるpolymer (カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド）のレオロジーcharacteristics of aqueous solution and べた. The キャピラリー method is used to determine the pseudo-plastic properties, and the Capillary breakup extensional rheometer method is used to measure the relaxation time and determine the elastic properties. Aqueous solution of については and ポリアクリルアミドのについては is used to investigate the deterioration characteristics of によるを. As a result, the viscosity and the relaxation time are reduced and the viscosity is confirmed.また, urgent 拡大多をpass する记, ニュートンfluid では见られないエネルギーのrespond to を観看し, そのモデルを検问した.