在微纳尺度流体动力学领域,微型蒸发管作为热管理与能量转换的重要组件,其内部流动特性的精确控制对提升系统性能至关重要。本文聚焦于微型蒸发管内气液两相界面稳定性问题,深入探讨了影响界面破裂的关键参数之一——临界韦伯数。
韦伯数(We)是表征惯性力与表面张力比值的一个无量纲参数,在描述液体分散或合并过程中起着核心作用。对于微型蒸发管而言,由于尺寸效应显著,传统宏观条件下得出的经验公式往往难以适用。为此,我们基于理论分析和数值模拟方法,针对不同工况下的气泡脱离过程进行了详细研究,并首次提出了适用于此类系统的临界韦伯数计算模型。
研究发现,当气泡增长至特定体积时,其脱离母体液体所需的最小韦伯数会受到通道几何形状、工作介质物性以及操作条件等因素的影响。此外,还观察到随着蒸发速率增加,界面失稳现象愈发明显,这表明表面张力的作用逐渐减弱而惯性效应增强。通过引入修正因子,我们的模型能够更准确地预测实际工况下发生界面破裂的具体条件。
本研究成果不仅有助于优化微型蒸发管的设计方案,同时也为相关领域的基础理论研究提供了新的视角。未来的工作将致力于进一步细化模型参数,并探索更多复杂边界条件下的动态行为,以期实现更加高效可靠的热管理解决方案。
关键词:微型蒸发管;临界韦伯数;气液两相流;界面稳定性