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竖直矩形窄缝通道内近壁滑移汽泡运动特征研究
摘要
本文研究了竖直矩形窄缝通道内近壁滑移汽泡运动特征，通过数值模拟的方法，对竖直矩形窄缝通道内的流场和汽泡运动进行了分析，得出了汽泡运动的特征和对流场的影响。结果表明，汽泡的尺寸、膜厚度和壁面润湿性对汽泡运动有较大影响，汽泡运动的速度和流向也受到流场的影响。
关键词：竖直矩形窄缝通道、汽泡运动、近壁滑移、数值模拟
引言
竖直矩形窄缝通道是一种重要的微尺度流动器件，在微流体技术中应用广泛。在竖直矩形窄缝内，流体的流动特性受到通道几何形状和物理特性的影响，而近壁滑移现象更是对流体流动有着显著的影响。汽泡是竖直矩形窄缝通道内常见的一种流动现象，其运动特性对于理解和掌握流体在窄缝通道内流动规律具有很重要的意义。因此，研究竖直矩形窄缝通道内汽泡运动特征具有一定的理论和实际意义。
方法
本文通过数值模拟的方法，对竖直矩形窄缝通道内汽泡的运动特征进行了分析。数值模拟采用了Vof方法，考虑了Nearwallslip这一物理现象。模型中，窄缝通道的宽度为W，长度为L，高度为H，通道的一侧壁面涂覆了一层低表面能材料。流体为水，缝隙内气液两相流动。数值计算采用了Fluent6.0软件进行。
结果
通过数值模拟，本文得到了竖直矩形窄缝内汽泡的运动特征。下面分别介绍：
1.汽泡在窄缝内的运动方向受流场影响较大，流场速度与压力分布均直接影响汽泡的运动。
2.窄缝的宽度影响汽泡运动的速度和方向。当窄缝宽度增加时，汽泡运动速度减缓，相应的在两壁间气泡存在的时间变长，同时气泡运动方向呈现出平行/斜向/竖直的趋势。
3.对于窄缝通道内汽泡运动，液膜对汽泡运动影响显著。液膜厚度变小时，气泡眼越发明显，同时气泡向缝隙另一面运动的速度降低。
4.壁面润湿性影响靠近壁面处的流体流动，因此影响着气泡在中心线附近的流动。不同壁面润湿性的气泡在竖直方向上的位置会发生不同程度的变化，壁面润湿性越强，气泡离该壁面越近。
结论
本文对竖直矩形窄缝通道内近壁滑移汽泡运动特征进行了研究，通过数值模拟，得出了如下结论：
1.汽泡尺寸、液膜厚度和壁面润湿性会影响汽泡的运动特性。
2.汽泡的运动速度和方向与流场的速度和压力分布直接有关。
3.壁面润湿性越强，气泡越靠近该壁面。
4.汽泡运动方向和速度受到窄缝通道的宽度影响。
这些结论对于理解和掌握流体在竖直矩形窄缝通道内的流动规律具有重要意义，为竖直矩形窄缝通道的实际应用提供了一定的理论依据。