本文基于自主開發(fā)的VOF+LS+SPP方法主要研究了直流電場和交流電場作用下理想介質(zhì)氣泡的運動和形變等動力學(xué)行為,以及其對流體換熱性能的影響規(guī)律。首先,為了方便精確的模擬電場下理想介質(zhì)氣泡動力學(xué)行為,本文基于商業(yè)軟件FLUENT首次提出了 VOF+LS+SPP方法,該方法采用LS函數(shù)計算精確的表面張力和獲得光順的物性參數(shù)。最后通過與VOF方法、VOF+LS方法及文獻(xiàn)中的其他方法進(jìn)行分析比較,驗證了本方法的精確性,在所研究的算例中,本方法不僅可以獲得網(wǎng)格獨立的解,而且精確度最高,最大偏差僅為7%。其次,利用VOF+LS+SPP方法對重力場和外加均勻直流電場作用下理想介質(zhì)氣泡的動力學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究表明:電邦德數(shù)對氣泡動力學(xué)行為的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于介電常數(shù)比值的影響;在不同Morton數(shù)下,電場對氣泡上升和變形的影響規(guī)律幾乎相同,電場力對氣泡雷諾數(shù)的提升速率和最大水平橫截面的變化率幾乎不受Morton數(shù)變化的影響;在不同Eotvos數(shù)下,電場對氣泡上升運動和變形的影響差異較大,隨著Eotvos數(shù)的增大,電場力對最大水平橫截面的變化率影響不斷減小,對氣泡雷諾數(shù)的提升速率影響不斷降低。最后,利用VOF+LS+SPP方法模擬研究了余弦交流電場作用下附著在壁面上理想介質(zhì)氣泡的動力學(xué)行為,并且分析了不同角頻率和電壓對附著壁面上氣泡形變和脫離的影響規(guī)律,研究顯示:與均勻直流電場相比,余弦交流電場能使氣泡在低電勢情況下快速脫離壁面;在電壓保持不變,隨著角頻率的增大,開始時氣泡的脫離時間不斷減小,當(dāng)角頻率超過最優(yōu)角頻率時,氣泡的脫離時間會隨之增大,但是當(dāng)角頻率高于某一數(shù)值時,氣泡將附著在壁面上不能脫離;當(dāng)外加電壓不同時,角頻率對氣泡脫離時間的影響差異較大,隨著電壓不斷增大,氣泡可以在更寬的角頻率范圍和更短的時間內(nèi)脫離壁面,從而達(dá)到強化換熱的目的。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM15
【部分圖文】：

）中的第一項ｙｉ是指外加電場作用在流體中自由電荷，流體中凈電荷將產(chǎn)生電泳力并占具主導(dǎo)作用，從而可通過Ｓｔｕｅｔｚｅｒ?qū)嶒炘韴D１－１表示［４］。??法線?電通量??界面??／??＃??？??＊??＊??＃??＃??４??＊??＊??＊??０??＃??圖１－２兩相界面處電通量的示意圖（＆＞￡？；：）??－－

ｌ？一??ｈ??＿＿??？—?Ｉ??＋???ｈＨ???圖１－１?Ｓｔｕｅｔｚｅｒ?qū)嶒炘韴D??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｕｅｔｚｅｒ’ｓ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??公式（ｉ－ｉ）中的第一項ｙｉ是指外加電場作用在流體中自由電荷上的電泳力。加電場作用下，流體中凈電荷將產(chǎn)生電泳力并占具主導(dǎo)作用，從而促使流體發(fā)生，其表現(xiàn)形式可通過Ｓｔｕｅｔｚｅｒ?qū)嶒炘韴D１－１表示［４］。??

第一章緒論相流中產(chǎn)生的介電電泳力主要是由于兩相流中氣液界面處兩側(cè)的介電常數(shù)不生的。圖１－２為在兩相界面處電通量的示意圖，兩相介質(zhì)的電容率（＆和相同常數(shù)（Ｑ和句不同。該圖表示了當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生改變時，電場強度也會隨之發(fā)生從而在兩相界面處產(chǎn)生了介電電泳力［５］。??公式中第三項／３是電致伸縮力，其主要作用于流體上，該力是由于外加電場在的非均勻性分布和介電常數(shù)隨介質(zhì)的密度發(fā)生梯度變化而產(chǎn)生的。圖１－３表示場分布不均勻時電致伸縮力對流體的影響示意圖。圖中顯示當(dāng)一個帶電針狀電在離液體表面足夠近時，液體會穿過氣體向電極移動，這種現(xiàn)象稱為液體抽吸］。??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890358