微細スケールでの相変化強化熱伝達はマイクロエレクトロニクス分野の冷却研究のホットトピックであり、マイクロチャネル内の気液二相流の流動形式および圧力損失の解析はマイクロ流体システムの設計と制御の基礎である。本研究では、並列矩形突拡マイクロチャネルを対象に、流型の可視化、理論解析および実験研究により、マイクロチャネル内の二相流特性を解析した。可視化実験により、並列矩形突拡マイクロチャネル内でバブル流、プラグ流、パルス流およびリング流の4種類の典型的な流れを観察した。Qg=110 mL/min、Ql=20 mL/minのとき、二相流の流動形式は最大のジェット状態に達し、十分な流体ジェット現象が発生した。圧力損失予測モデルを構築し、実験結果と組み合わせて圧力損失モデルの適用性と精度を分析した結果、突拡構造を有する並列矩形マイクロチャネルの質量流速367~691 kg/(m2·s)の範囲内での圧力損失予測モデルの平均予測誤差は18.56％であり、古典文献の予測精度より優れており、全体圧力損失の増加に伴い予測精度が向上することが示された。

圧力損失; マイクロチャネル; 気液二相流; 可視化