非牛顿流体广泛应用于许多过程工业中,往往会产生诸如高能耗、高污染等问题,而作为一种重要的化工强化手段,微流控技术增强了流体之间流动混合同时,提高了传质传热效率,降低了样品消耗量,而且过程中无放大效应。同时,开胞固体泡沫(OCSF)材料作为一种高空隙率、高比表面、低压降的多孔介质,在颗粒、材料以及化工领域的一直备受青睐。因此,本文拟对空/含OCSF微细通道内气泡/非牛顿流体两相流的气泡特征展开研究。首先,对微细通道中以空气为分散相、聚丙烯酰胺(PAM)水溶液为连续相的共轴流的两相流动特性进行了实验研究,详细考察了表面活性剂浓度、液相浓度以及气液流量比对气泡和液柱特征长度、气泡上升速度以及生成频率的影响。结果表明:随气液流量比增加气泡长度增加,而液柱长度减少。随液相浓度与表面活性剂浓度的增加气泡和液柱长度均减小。除气泡上升速度不受表面活性剂浓度影响外,当两相流量、液相浓度增加时,气泡上升速度和生成频率均增大。基于毛细管数和分散相/连续相流速比推出了一个关于无量纲气泡长度的预测方程,其预测值与实验结果吻合良好。采用三维流体体积法(VOF)/水平集法(LS)耦合法(3D-CLSVOF)对装OCSF的微细通道内的羟甲基纤维素钠(CMC)水溶液中单气泡的运动行为进行了模拟计算,系统分析了液相浓度、液相流速、OCSF空隙率、OCSF接触角、气泡尺寸的影响。结果表明:气泡穿过OCSF的过程可分为靠近、挤入、挤出、远离四个阶段,其中挤入和挤出阶段比表面积随时间变化较大。两阶段的平均比表面积随浓度的增加而增加,随空隙率和气泡尺寸的增加而减少,但随接触角和液相流速的变化规律不甚明显。此外,液相流速减小和液相浓度、空隙率、气泡尺寸增加,会引起OCSF内气泡渗透速率减小,停留时间增加,而接触角对停留时间和渗透率的影响不明显。