微细气泡因其具有尺寸小、上升速度慢和传质效率高等特点,在污水处理、超声成像和皮肤清洁等领域具有可观的潜在应用价值。以微流控方法生成微细气泡为研究对象,针对T形微流道中气、液二相流体相互作用机制,开展基于COMSOL的微细气泡生成特性数值模拟研究,观测不同时刻下的微细气泡的形态特征,分析气体压强、液体流量、气体通道宽度、混合界面润湿性等因素对微细气泡生成特性的影响规律,并研制T形微流控芯片,通过微细气泡生成特性测试系统开展试验验证,为微细气泡定量精准可控生成提供仿真与试验依据。

粒径在百微米量级的微细气泡相比于常规尺寸气泡具有传质效率高、存留时间长等优势,常用于污水处理、食品清洁等领域。基于二相流理论和水平集方法,利用COMSOL Multiphysics流体仿真软件,通过数值模拟研究同轴式微通道内微细气泡形成的机理及影响因素。搭建了微细气泡生成特性试验系统,探究恒定液体流量下不同气体压力对微细气泡生成频率与体积的影响。对比实际试验值与数值模拟值,结果表明:不同气体压强下,微细气泡生成频率和体积的模拟值与试验值具有良好的相关性。