【摘要】：泡沫在工業(yè)和生活領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。在泡沫體系中,分散氣相通過液體膜相隔,因而泡沫間的液膜可通過排液控制泡沫穩(wěn)定性,因此研究液膜排液穩(wěn)定性有利于揭示泡沫衰變機(jī)理,進(jìn)而為泡沫在各領(lǐng)域內(nèi)的高效應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)�，F(xiàn)階段多以從活性劑溶液池中提拉出的懸掛薄膜的排液過程為研究對(duì)象,探究分離壓和表面黏彈性對(duì)排液過程的影響。前人研究多集中在實(shí)驗(yàn)方面,或只考慮某一單一影響因素,尚缺乏理論上的深刻認(rèn)識(shí)。為此,本文在分別考慮液膜含不溶性和可溶性活性劑的基礎(chǔ)上,建立了包含液膜厚度,表面速度,表面和內(nèi)部活性劑濃度的垂直液膜排液模型,并分析分離壓、表面彈性、溶解度和吸附系數(shù)對(duì)排液過程的影響,主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)含可溶性活性劑的垂直液膜排液過程,以Navier-Stokes方程作為控制方程,應(yīng)用潤(rùn)滑理論建立了含可溶性活性劑的頂端固定,底端與活性劑溶液池相連的垂直液膜排液模型,并引入指數(shù)型分離壓模型和表面彈性方程,推導(dǎo)液膜厚度,表面速度,表面和內(nèi)部活性劑濃度的耦合方程組。(2)針對(duì)含不溶性活性劑的垂直液膜排液過程,在考慮表面彈性和分離壓耦合作用基礎(chǔ)上,對(duì)推導(dǎo)所得計(jì)算模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,并通過Freefem有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析了表面彈性和分離壓?jiǎn)为?dú)作用和耦合作用下的液膜演化特征。結(jié)果表明當(dāng)二者耦合作用時(shí),可得到較穩(wěn)定液膜,排液前期增加表面彈性可提高液膜厚度,降低表面速度和促使液體逆流從而減緩排液過程,后期出現(xiàn)黑膜后,分離壓中的靜電斥力起主要作用,延緩液膜“老化”。(3)針對(duì)含可溶性活性劑的垂直液膜排液過程,在考慮分離壓作用的前提下,通過Freefem有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析了難溶性系數(shù),吸附系數(shù)和極限膨脹彈性對(duì)含可溶性活性劑液膜排液特征的影響。結(jié)果表明液膜穩(wěn)定性隨活性劑的溶解度和吸附系數(shù)降低而增加,極限膨脹彈性的作用效果隨排液進(jìn)行發(fā)生變化。
【圖文】：

圖 2-2 分離壓與液膜厚度關(guān)系(b 圖為 a 圖的局部放大圖)邊界條件為：y=0，uy=w=0 (2-5)在自由界面 y h( x,t)處，滿足動(dòng)力學(xué)邊界條件和應(yīng)力平衡邊界條件：whhutx (2-6)sssn T n 2 H 2H( ) υ(2-7)sss2sn T τ τ ( )τ υx(2-8)式中，，n和 分別為液膜表面處的單位法向矢量和切向矢量。T 為應(yīng)力張量，其一般形式為 () T p I μ υ υ，I 為單位張量，上標(biāo) s 代表液膜表面；H 和γ分別是液膜表面曲率和張力，υ＝(u,w)；s 和s 分別代表液膜表面膨脹粘度和剪切粘度； 和2 分別代表哈密爾頓算子和拉普拉斯算子。為簡(jiǎn)化模型，假定表面張力與活性劑濃度為線性關(guān)系[25]，即：0 0( )Γ Γ Γ(2-9)式中， Γγ為表面張力隨活性劑濃度變化曲線的斜率，γ0為初始表面張力，Γ0為初始

液體在重力作用下迅速向下排液，液膜迅速變薄(圖3-1a)，其過程包含四個(gè)典型特征區(qū)：1)在頂部，由于液膜固定在線框且要滿足楊氏關(guān)系[56]，因而形成一彎月面，且液膜曲率為正(圖 3-2)；2)在中間部分則形成液膜曲率幾乎為零的區(qū)域；3)在液膜底端，液體在重力、表面張力及毛細(xì)抽吸等相互作用下發(fā)生震蕩而產(chǎn)生毛細(xì)波[60]，液膜曲率經(jīng)歷了正-負(fù)-正的變化；4)與液池相連處仍滿足楊氏關(guān)系，同樣產(chǎn)生一彎月面。初始表面速度較大(圖 3-1c)，表面活性劑在液體帶動(dòng)下不斷匯集到底部(圖 3-1b)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK12

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本文編號(hào)：2646177