基于水動力空化的微通道設(shè)備研究進展

摘要： 針對微通道設(shè)備中的水動力空化現(xiàn)象，從限流元件的幾何形狀及尺寸、工作流體和通道粗糙度3個方面分析了其影響規(guī)律.限流元件的常見形狀主要有微孔、微文丘里、微隔膜和微柱，不同幾何形狀的限流元件具有不同的空化流動特性；限流元件自身的尺寸參數(shù)以及尺寸縮小引起的尺度效應(yīng)都對空化流型起著重要作用.常用的工作流體包含去離子水、乙醇、磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）、制冷劑（R-123）、聚乙烯醇（PVA）微泡（MBs）懸浮液、全氟戊烷（PFC5）懸浮液、二氧化鈦（TiO2）納米顆粒懸浮液、多元液體混合物等；與水相比，其余工作流體均不同程度地提高了空化強度.粗糙度的引入主要體現(xiàn)于通道的表面粗糙元件和側(cè)壁粗糙元件，其空化強度相較于光滑表面得到明顯提高.微通道水動力空化設(shè)備主要應(yīng)用于能量收集、液相剝離和生物醫(yī)學領(lǐng)域.基于近年來國內(nèi)外對微尺度水動力空化的研究現(xiàn)狀，設(shè)想了微通道設(shè)備中的水動力空化現(xiàn)象的潛在研究方向及應(yīng)用趨勢.

關(guān)鍵詞： "微通道設(shè)備； 微流體技術(shù)； 限流元件； 工作流體； 通道粗糙度； 水動力空化； 空化流型

中圖分類號： TQ052； TV131.3文獻標志碼： "A文章編號： ""1671-7775（2024）06-0666-10

引文格式： "張金鳳，徐笑，趙東波，等. 基于水動力空化的微通道設(shè)備研究進展[J].江蘇大學學報（自然科學版），2024，45（6）：666-675.

Research progress of microchannel devices based on

hydrodynamic cavitation

ZHANG Jinfeng1，2， XU Xiao1， ZHAO Dongbo2， ZHANG Jing1， WANG Yuhan3

（1. National Research Center of Pumps， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013， China; 2. Zhenjiang Institute of Fluid Engineering Equipment Technology， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212009， China; 3. School of Energy and Power Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013， China）

Abstract： To investigate the hydrodynamic cavitation phenomenon in microchannel devices， the influence laws were analyzed from three aspects of geometric shapes and dimensions of flow restrictive elements， working fluids and channel roughness. The common shapes of flow restrictive elements are mainly microorifice， microventuri， microdiaphragm and micropillar. Different geometries of flow restrictive elements have different cavitating flow characteristics. The dimensional parameters of the flow restrictive elements and the scale effect caused by the size reduction play an important role in the cavitating flow patterns. The commonly used working fluids contain deionized water， ethanol， phosphatebuffered saline （PBS）， refrigerant （R123）， poly（vinyl alcohol） （PVA），microbubbles （MBs） suspension， perfluoropentane （PFC5） suspension， titania nanoparticle suspension， binary liquid mixtures， etc. Compared to water， the remaining working fluids can increase cavitation intensity to different degrees. The introduction of roughness is mainly realized by the surface roughness elements and sidewall roughness elements of the channel， and the cavitation intensity can be significantly improved compared to that of the smooth surface. Microchannel hydrodynamic cavitation devices are mainly used in energy harvesting， liquidphase exfoliation and biomedical fields. Based on the research status of microscale hydrodynamic cavitation at home and abroad in recent years， the potential research directions and application trends of hydrodynamic cavitation phenomena in microchannel devices are provided.

Key words： "microchannel device; microfluidics; flow restrictive element; working fluid; channel roughness; hydrodynamic cavitation; cavitating flow patterns

過去的四十年見證了微機電系統(tǒng)（MEMS）和微流體技術(shù)發(fā)展的高潮，這主要歸因于微加工技術(shù)的進步[1].微流體技術(shù)在不同學科中巨大的應(yīng)用潛力，加上對現(xiàn)有系統(tǒng)小型化的推動，促進了各種類型的微通道設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展.微通道設(shè)備（又叫微流體設(shè)備）的特征尺寸介于幾十到幾百微米之間，為研究微尺度流體的流動行為提供了微米到亞毫米級的集成平臺.近些年出現(xiàn)了“芯片水動力空化（hydrodynamic cavitation on a chip）”這一新概念，其中“芯片”代指一種微通道設(shè)備，而微通道通常涉及諸如微文丘里、微孔等經(jīng)典的水動力空化幾何結(jié)構(gòu)，因此對于微通道設(shè)備內(nèi)的水動力空化現(xiàn)象的研究引起了國內(nèi)外眾多學者的廣泛關(guān)注.

水動力空化是在給定溫度下，液體中由于局部靜壓下降至低于其飽和蒸汽壓而產(chǎn)生的一種相變現(xiàn)象，它代表一種3步循環(huán)行為：空化氣泡的成核、生長和內(nèi)爆.水動力空化一般是由于流速增大引起壓力降低而產(chǎn)生，其中流速的增大通常是由特定的限流元件（即流體在設(shè)備內(nèi)的流動路徑發(fā)生收縮的元件，如文丘里管、孔板）、基于渦流的設(shè)備（如渦流二極管）或機械旋轉(zhuǎn)式設(shè)備導(dǎo)致的[2].由于對機械系統(tǒng)的破壞性影響（即空蝕），水動力空化被認為是一種負面機制[3]；然而作為一種廣泛應(yīng)用的高級氧化技術(shù)，它也有很多有益之處，具體應(yīng)用領(lǐng)域包括廢水處理[4-7]、消毒[8-9]、聚合物降解[10-11]等.因此，水動力空化在宏觀層面的研究已較為成熟，但在微觀尺度上的研究仍然潛力巨大.文獻[12-15]最先對此開展了研究，他們發(fā)現(xiàn)矩形微通道設(shè)備中產(chǎn)生了初生空化、阻塞空化和超空化流型，并且初生空化數(shù)遠小于宏觀尺度上得到的結(jié)果；初生空化到阻塞空化的快速轉(zhuǎn)變也與宏觀尺度上得到的趨勢完全相反；微觀尺度上的超空化產(chǎn)生了被液體射流包圍著的空穴，且貫穿整個微通道，而宏觀尺度上觀察到的是空穴包含著液體射流，因此微觀尺度上的空化流型與宏觀尺度有著根本的不同，這表明該過程存在強烈的尺度效應(yīng)，歸根結(jié)底是由于在微觀尺度上表面張力對流體的行為起主導(dǎo)作用.

為了深入介紹并探討微通道設(shè)備中的水動力空化現(xiàn)象，文中第1部分詳細闡述微尺度水動力空化影響因素的研究進展，主要從限流元件的幾何形狀及尺寸、工作流體和通道粗糙度3個方面展開；第2部分簡述微通道水動力空化設(shè)備在能量收集、液相剝離和生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用；最后總結(jié)微尺度水動力空化領(lǐng)域的前沿問題，并設(shè)想未來的潛在研究方向和應(yīng)用趨勢.

1術(shù)語及定義

1.1空化數(shù)

空化數(shù)是用來判斷空化發(fā)生與否及其程度的量綱一化參數(shù)，用σ表示[16]，定義如下：

σ=P∞-Pv12ρv2∞，（1）

式中：P∞為自由流的壓強；Pv為飽和蒸汽壓；ρ為密度；v∞為自由流的速度.

空化現(xiàn)象發(fā)生時，對應(yīng)的空化數(shù)稱為初生空化數(shù)，用σi表示.σi越高，越容易發(fā)生空化；σi越低，越不容易發(fā)生空化.

1.2雷諾數(shù)

雷諾數(shù)是流體的慣性力與黏性力的比值，是一個表征流體流動狀態(tài)的量綱一化參數(shù)，用Re表示，定義如下：

Re=ρuDhμ，（2）

式中： u為液體的平均速度；Dh為微通道的水力直徑；μ為液體的動力黏度.

1.3初生空化

在微通道設(shè)備中，降低出口壓強，限流元件下游處開始出現(xiàn)氣泡，這種現(xiàn)象稱為初生空化.

1.4阻塞空化

在微通道設(shè)備中，流速達到飽和極限，以至于進一步降低出口壓強時，流速均不受影響且保持恒定，這種狀態(tài)稱為阻塞空化.

1.5超空化

在微通道設(shè)備中，隨著阻塞空化的發(fā)展，微通道內(nèi)出現(xiàn)一個延伸至其末端的蒸汽空腔，這種現(xiàn)象稱為超空化.

1.6空化強度

文中用空化強度表示微通道設(shè)備中水動力空化現(xiàn)象的劇烈程度[17].

1.7核

核是指在液體中形成“弱點”的雜質(zhì)，它能促進空化現(xiàn)象的發(fā)生.

核可分為兩類：流核和表面核.其中，流核由未溶解的氣體或未凝結(jié)的蒸汽組成，存在于固體顆?；蛄鲃拥奈馀葜?；表面核源于固體-流體邊界的裂紋、縫隙和其他表面缺陷.

1.8塞貝克系數(shù)

對于單種材料，當冷熱端溫差較小時，其兩端的電勢差與溫差成正比，對應(yīng)的比例系數(shù)稱為塞貝克系數(shù).

2微尺度水動力空化的影響因素

2.1限流元件的幾何形狀及尺寸

包含限流元件的微通道設(shè)備是開展微尺度水動力空化研究的基礎(chǔ).根據(jù)現(xiàn)有文獻的表述，限流元件的常見幾何形狀主要有4種類型：微孔[12-14， 18-20]、微文丘里[15， 21-22]、微隔膜[21-22]和微柱[23-24]，其中微隔膜與微孔的結(jié)構(gòu)相似，如表1所示.

對于微孔限流元件，文獻[12-14]觀察到了包含微孔的矩形微通道設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)的初生空化、阻塞空化、空化遲滯、超空化這些不同的流型，并說明了其與宏觀空化特性的區(qū)別，表明微通道設(shè)備內(nèi)的空化流動存在強烈的尺度效應(yīng).對于微文丘里限流元件，文獻[15]發(fā)現(xiàn)了設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)的游動氣泡空化和充分發(fā)展的超空化流型，沒有出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象.對于微隔膜限流元件，文獻[21]發(fā)現(xiàn)了隔膜下游低壓區(qū)出現(xiàn)的不穩(wěn)定蒸汽袋（vapor pocket）.對于微柱限流元件，文獻[23]在不同時刻觀察到了圓形微柱附近的旋轉(zhuǎn)蒸汽區(qū)、脫落的氣泡以及附著空穴的出現(xiàn)、延伸和拉長過程，如圖1所示.他們還比較了不同形狀的微柱下游的水動力空化特征[24]，發(fā)現(xiàn)單個三角形微柱情形下的初生空化數(shù)最高，而且在微通道內(nèi)形成了最長的空穴，如圖2所示.

除了幾何形狀，限流元件的尺寸也會對微通道內(nèi)部的空化特性產(chǎn)生影響.例如文獻[20]通過采用計算流體力學（CFD）方法發(fā)現(xiàn)相同壓差下，空穴面積隨微孔長徑比（l/d）的增大而增大，并且l/d存在一個基于空化強度和流速的最佳值.文獻[25]研究了文丘里管的進口角、喉部長度、直徑比和出口角4個幾何參數(shù)對空化初生和微泡生成率的影響，發(fā)現(xiàn)進出口角極大地改變了空化數(shù)和氣泡生成率；而且出口角越小，微泡數(shù)量越多，初生空化數(shù)越低.文獻[26]對會聚角和發(fā)散角相同（分別為18°和8°），但通道寬度和高度不同的6個文丘里型截面進行了試驗研究，如圖3所示.

經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)：試驗截面按比例縮小到一定程度時（截面1），片狀空化變得穩(wěn)定，

不會發(fā)生空化云的脫落；試驗截面高度減小會導(dǎo)致空化云脫落過程發(fā)生巨大變化（截面2與4）；由此證實了小尺度對水動力空化的顯著影響.文獻[13]研究了各種微孔和微通道的流動情形，發(fā)現(xiàn)初生空化數(shù)和阻塞空化數(shù)隨著微孔和微通道的面積之比的增加而增加，微孔和微通道尺寸對阻塞空化和超空化流型會產(chǎn)生顯著影響.

2.2工作流體

根據(jù)經(jīng)典空化理論，決定空化初生的因素不是液體的飽和蒸汽壓，而是該溫度下液體的抗拉強度，并且抗拉強度越小，越容易發(fā)生空化[27].液體的抗拉強度是指液體在空化發(fā)生前所能承受的極限拉應(yīng)力，其大小取決于液體內(nèi)的流核和表面核.對于宏觀尺度的體系，文獻[28]表明流核是空化的主要來源，然而在微通道設(shè)備中，表面核才是空化的主要來源[29].

工作流體的熱物理性質(zhì)對微通道設(shè)備中空化現(xiàn)象的發(fā)生以及空化流型的演變有著至關(guān)重要的影響，因此選取合適的工作流體很關(guān)鍵.常用工作流體的熱物理性質(zhì)及其效果如表2所示.

以去離子水為工作流體時，空化現(xiàn)象逐漸發(fā)生，設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)了微弱的氣泡云.為了提高微通道設(shè)備中的空化強度，研究人員考慮了多種工作流體（如表2所示），并將其產(chǎn)生的效果均與水進行了對比.由表2可以看出，室溫下乙醇的表面張力比水低得多，當氣泡由表面核形成時，因為氣泡在低表面張力的液體中更容易生長，所以相同入口壓力下，乙醇/微孔體系的初生空化數(shù)更高，更容易發(fā)生空化，并且在孔附近形成了氣泡流.PBS是一種磷酸鹽緩沖鹽水，室溫下表面張力比水低，導(dǎo)致抗拉強度比水低，密度比水高，從而降低了空化初生所需的上游壓力，并且傾向于形成氣泡流，而不是氣泡云；相同入口壓力下，PBS/微孔體系的空化強度比水/微孔體系高.2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷（R123，又稱為HCFC123或SUVA 123）是一種制冷劑，室溫下表面張力比水低得多，因此能夠促進空化氣泡的形成；R123/微文丘里體系的初生空化數(shù)比水/微文丘里體系低近一個數(shù)量級，說明前者更難發(fā)生空化；空化發(fā)生后，微文丘里的喉部和擴散段中充滿了蒸汽/氣泡云，與在水/微文丘里體系中觀察到的有序的單個游動氣泡空化有很大的不同.PVA MBs是一種聚乙烯醇微泡懸浮液，室溫下表面張力也低于水，并且微泡的存在為氣泡的生長提供了更多的成核位點，從而降低了空化初生所需的上游壓力，促進了空化流型的發(fā)展.PFC5是一種微液滴懸浮液，其O/W界面由纖維素納米纖維（CNF）穩(wěn)定，能夠在極低的上游壓力（1.7 MPa）下形成超空化流型，而水體系在此壓力下才開始發(fā)生空化.TiO2納米顆粒懸浮液增加了異質(zhì)成核位點的數(shù)量，從而提高了空化強度，并且導(dǎo)致了空化現(xiàn)象更早發(fā)生.4′-戊基-4-氰基聯(lián)苯（5CB）是一種手性分子，所以表現(xiàn)出各向異性，在5CB/微柱體系中，初生空化發(fā)生于Stokes流態(tài)即層流條件下.水-異丙醇是一種二元液體混合物，研究發(fā)現(xiàn)在水中加入異丙醇會使初生空化從湍流轉(zhuǎn)向?qū)恿?，即向低雷諾數(shù)轉(zhuǎn)移.

由上述結(jié)論可知，在工作流體的熱物理性質(zhì)方面，低表面張力能夠促進空化氣泡的產(chǎn)生與生長，降低空化初生所需的上游壓力；工作流體中微泡和納米顆粒的存在能夠提供更多的成核位點，提高微通道設(shè)備中的水動力空化強度；5CB和異丙醇都能使空化在低雷諾數(shù)下發(fā)生.

2.3通道粗糙度

根據(jù)現(xiàn)有的文獻表述，通道粗糙度有表面粗糙元件和側(cè)壁粗糙元件兩種配置.其中，表面粗糙元件的實現(xiàn)方式是通過使用質(zhì)量流量控制器將六氟化硫（SF6）氣體噴到通道表面，從而制造出特定的“納米草”；而側(cè)壁粗糙元件是根據(jù)微通道設(shè)備的設(shè)計方案創(chuàng)建的一種結(jié)構(gòu)性特征，并未在通道表面制造“納米草”[33].

近年來，土耳其薩班哲大學的M. GHORBANI團隊對于通道粗糙度影響微流體設(shè)備內(nèi)空化流動的研究發(fā)表了一系列報道，該團隊通過經(jīng)優(yōu)化的深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE）工藝在硅片表面引入約5 μm的峰間粗糙度[39]，發(fā)現(xiàn)高度粗糙的微通道內(nèi)更早地形成了空化氣泡；相同流量范圍內(nèi)，表面粗糙度的存在提高了空化強度.同時他們發(fā)現(xiàn)具有小且短的側(cè)壁粗糙元件的微通道內(nèi)更容易產(chǎn)生空化氣泡，因此在較低的上游壓力下，具有側(cè)壁粗糙的微流體裝置能實現(xiàn)充分發(fā)展的空化和超空化流型[40].他們還研究了具有側(cè)壁粗糙度、表面粗糙度和平面3種不同配置的微流體設(shè)備[33]（如圖4所示），首先觀察到了微孔入口處形成的附著雙空穴，并將空化流動隨上游壓力增加而產(chǎn)生的演變描述為雙空穴的分離再附著，然后是充分發(fā)展的空化流型，最后是超空化流型（如圖5所示，Dh為水力學直徑，Pin為進口壓力）.

對微孔中側(cè)壁粗糙元件幾何形狀影響的研究[41]表明，等邊三角形的粗糙元件提高了空化強度，有助于雙空穴的發(fā)展；而且粗糙元件越小，總長度越短，空化強度越高.文獻[42]實現(xiàn)了含8個平行微孔的微流體設(shè)備內(nèi)同時存在多種空化流型，包括空化云、氣泡流、附著和分離的空化以及片狀空化（如圖6所示）.

綜上所述，控制并優(yōu)化上述參數(shù)，再加以綜合利用，有助于研究人員最大程度地優(yōu)化微通道設(shè)備的水動力空化性能，同時能減少達到超空化流型所需的能量，從而為設(shè)備的廣泛應(yīng)用作鋪墊.

3微通道水動力空化設(shè)備的應(yīng)用

當足夠多的空化氣泡潰滅時，它們會在設(shè)備的通道下游釋放出大量能量，這種釋放的能量可以為某些應(yīng)用提供所需的動力，如能量收集、液相剝離、生物醫(yī)學應(yīng)用等.

3.1能量收集

微流體設(shè)備中空化流的形成會導(dǎo)致高的溫度梯度和增強的熱效應(yīng)[43]，并且設(shè)備壁上的氣泡潰滅也會產(chǎn)生大量的熱能[44].近年來，盡管水動力空化用于能量收集領(lǐng)域已經(jīng)引起了相當大的關(guān)注，但是在設(shè)計和優(yōu)化用于能量收集的芯片空化裝置方面只進行了少量嘗試[44-45].收集空化能量的方法之一是與熱電裝置進行耦合，利用空化流的商用熱電裝置研究已經(jīng)有所報道.文獻[44]利用受水動力空化流影響的噴霧與薄鋁板相互作用過程中產(chǎn)生的能量，在微通道薄板表面獲得了明顯的溫度上升.利用空化氣泡潰滅導(dǎo)致的表面溫度上升也可以開發(fā)出微型、具有成本效益、環(huán)境友好的小規(guī)模能量收集裝置.因此在清潔、廉價的能量收集方面，微尺度水動力空化可以作為超聲空化的強有力的替代品.

和上述商用熱電裝置相比，使用微型熱電發(fā)電機（μTEG）可以提高所收集的能量.文獻[46]利用n型Bi2Te3和p型Sb2Te3熱電材料，通過微加工工藝制造了一個內(nèi)阻低至13 Ω的μTEG，其有效功率密度在52.5 K的溫差下高達9.2 mW/cm2.文獻[47]制作了3種不同材料組合（n型Bi2Te3+Cu、退火的n型Bi2Te3+Cu以及n型Bi2Te3+p型SbxTey）的μTEG，并對試驗結(jié)果分別進行了塞貝克系數(shù)和內(nèi)阻的曲線擬合，可以看出，盡管n型Bi2Te3+p型SbxTey熱電裝置的塞貝克系數(shù)比較高，但其發(fā)電量是其中最低的，造成這一結(jié)果的原因是熱電發(fā)電機的內(nèi)阻較大.與此相反，退火的n型Bi2Te3+Cu的發(fā)電量最高，該裝置在溫差為38.64 K時的最大發(fā)電量為2 338 μW，相應(yīng)的最佳發(fā)電機的功率密度為2.4 mW/cm2.

3.2液相剝離

液相剝離（liquidphase exfoliation，LPE）是最廣泛使用的一種自上而下生產(chǎn)石墨烯的方法，通過高能超聲處理或混合，將石墨在溶劑中剝離得到石墨烯片（單層或幾層石墨烯）[48].文獻[49]通過基于水動力空化的微反應(yīng)器系統(tǒng)來剝離石墨如圖7所示，由于僅涉及天然石墨片和水，整個過程是完全環(huán)保的，他們在微通道設(shè)備內(nèi)觀察到了片狀物的碎裂和層狀物的剝離，同時還發(fā)現(xiàn)石墨烯剝離產(chǎn)量是能量密度的函數(shù)，與超聲剝離法和剪切剝離法相比，水動力空化法消耗的能量密度更低、產(chǎn)量更高；并且所生產(chǎn)的石墨烯納米片（橫向尺寸≥5000 nm，厚度為1.2～2.5 nm）很好地滿足了生物工程、復(fù)合材料和電子器件等許多應(yīng)用的要求.

3.3生物醫(yī)學應(yīng)用

文獻[50]系統(tǒng)性地總結(jié)了微尺度水動力空化的生物應(yīng)用，涉及細胞裂解、變形、DNA提取，細胞膜通透性、藥物輸送，血-腦屏障和細胞分揀/聚集4個方面，因此文中對于這部分進展不再贅述.

微通道水動力空化設(shè)備還可以用于癌癥診斷[51-53]和腎結(jié)石治療[54-56]，由于人體器官的小尺度，宏觀水動力空化設(shè)備在這些方面不適用.文獻[52]將各種癌癥細胞系培養(yǎng)在硅片上，使其暴露于不同壓力下的空化流中如圖8所示.

空化氣泡的潰滅會拆毀暴露的癌細胞，并在細胞表面形成凹坑，其大小與空化氣泡的大小接近；并且細胞受到水動力空化氣泡的轟擊會產(chǎn)生局部變形，這種變形帶來的差異性可以作為癌癥診斷的重要指標.因此該項研究提出了用于癌癥治療的一種無標簽、結(jié)構(gòu)簡單且成本低的方法，該方法能精確控制并引導(dǎo)微泡到所需的位置，用于體外和體內(nèi)的應(yīng)用以及對癌細胞的生物物理特性的定性描述，是現(xiàn)有工具的一個實質(zhì)性替代方案.

文獻[54]研究了運用水動力空化氣泡技術(shù)治療腎結(jié)石時探頭與試樣之間距離（分別設(shè)置為0.50、2.75和7.75 mm）的影響如圖9所示.空化氣泡潰滅產(chǎn)生的高能量對腎結(jié)石樣品有侵蝕作用，并且2.75 mm距離處侵蝕量和侵蝕率均最高，這表明更近的距離不一定會導(dǎo)致更高的侵蝕率，探頭與試樣之間的距離這一重要因素還需要進一步優(yōu)化.

4結(jié)論

1） 流體機械中的宏觀空化本就是一種非常復(fù)雜的現(xiàn)象，微觀尺度為水動力空化帶來了新的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在微通道的表面粗糙元件和側(cè)壁粗糙元件對空化流型的影響以及芯片水動力空化的化學效應(yīng).盡管近些年已經(jīng)有多篇研究報道解決了很多細節(jié)問題，但仍存有尚未明晰的點，例如表面粗糙原件和側(cè)壁粗糙元件對微通道設(shè)備內(nèi)空化流的作用機理，粗糙元件的不均勻類型對空化的影響等.

2） 對于微通道水動力空化設(shè)備在生物醫(yī)學方面的應(yīng)用，還需要開展更多的研究以揭示微通道設(shè)備在生物體內(nèi)的性能和療效.

3） 在廢水和水處理方面，通過使用芯片空化設(shè)備有望能夠?qū)⒖栈F(xiàn)象的運用擴展到微觀尺度.

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（責任編輯祝貞學）

收稿日期： ""2023-02-27

基金項目： "江蘇省產(chǎn)業(yè)前瞻與關(guān)鍵核心技術(shù)重點項目（BE2019009-1）

作者簡介： ""張金鳳（1981—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，研究員，博士生導(dǎo)師（zhangjinfeng@ujs.edu.cn），主要從事流體機械水力設(shè)計優(yōu)化及內(nèi)部流動特性的研究.

徐笑（1995—），男，江蘇泰興人，博士研究生（xuxiao@stmail.ujs.edu.cn），主要從事微通道混合器內(nèi)部流動特性及優(yōu)化設(shè)計的研究.