小流道具有良好的传热传质性能以及高度集成性等优点,因此被广泛应用于微电子、生物医疗、低温制冷、化工工业、动力工程以及航空航天等行业。由于小流道的特殊性,在两相流动特性上,与常规流道存在一定差异,许多适用于常规流道的两相压降预测模型和流型图应用于小流道内两相压降及流型的预测时,难以得到好的预测结果。因此有必要对小流道内两相流型和压降开展进一步的研究。本文主要从可视化实验和数值模拟两个方面对小流道内气液两相流开展研究,分析了不同空泡份额(液相质量流速、气相流量),不同气体工质(氮气、空气、二氧化碳以及氩气),不同流道尺寸(D=1 mm、D=2 mm、D=6 mm)对气液两相界面形态和压降的影响。实验研究和数值模拟结果表明,对于以氮气为气相工质的D=2 mm流道,在给定气相流量下,随着液相质量流速的增加,观察到的气液界面形态均为拉长型气弹;两相压降随着液相质量流速的增加而单调增加。然而在给定液相质量流速下,随着气相流量的增加,对应的气液界面形态为拉长型气弹;两相压降随着气相流量的增加先减小后增大。实验中观察到气弹有三种界面形态:光滑界面、气泡-气弹界面、气弹-气弹界面,且界面处存在强烈的界面波动。上述工况数值模拟结果与可视化实验观察到的气液界面形态相符。在D=2 mm流道内,对于给定液相质量流速的四种不同气相工质,随着气体流量的增加,二氧化碳和氮气的平均气泡长度单调增加;而氩气和空气的平均气泡长度先减小后增大,且二氧化碳的平均气泡长度最短;除二氧化碳外其他三种气体连续气弹之间的平均距离减小。以氮气为气相工质,在给定液相质量流速和气相流量下,观察到不同流道尺寸(D=1 mm、2 mm、6 mm)下的气液界面形态分别为拉长型气弹、拉长型气弹以及拉长型泡状流;随着流道尺寸的增加,Mo数保持不变,Eo数逐渐变大,表面张力相对于重力的作用越不明显,因此气液界面波动越大,尾流越明显;流道直径越大,压降和液相质量流速的波动趋于平缓,振幅减小。