液氣多相流廣泛存在于自然界和工程應(yīng)用中。在液氣多相流系統(tǒng)中兩相之間接觸面積越大,相間作用更加劇烈,傳熱傳質(zhì)效率越高。通常可采用減小氣泡尺寸的方式增大相間接觸面積。通過在液氣多相流系統(tǒng)中施加電場的方式形成荷電多相流可以產(chǎn)生微米級氣泡從而強化相間分散,荷電多相流還具有能耗低和易于控制等優(yōu)點,為發(fā)展高效液氣多相分散技術(shù)提供了新方法。1目前關(guān)于荷電多相流的研究主要關(guān)注荷電氣-液或液-液多相流系統(tǒng),對荷電液氣多相流系統(tǒng)中氣泡的生長和分散研究較少。荷電液氣兩相流系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)效率受電場中氣泡形態(tài)變化、體積分布和運動特征等因素的影響。分析氣泡生長及運動過程并建立數(shù)學(xué)模型是探討電場作用下氣泡動力學(xué)的重要途徑。本文以非均勻電場作用下的單氣泡為研究對象,借助可視化及圖像處理技術(shù),探究了非均勻電場中氣泡生長演化規(guī)律,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）對電場作用下氣泡生長演化過程進行可視化研究。搭建了液氣靜電分散實驗臺,采用高速數(shù)碼攝影技術(shù)并結(jié)合圖像處理方法捕捉了氣泡生長演化的連續(xù)過程,系統(tǒng)地研究了在低Re（雷諾數(shù)）下單個氣泡的生長和脫離過程。實驗結(jié)果表明:電場作用下氣泡生長過程發(fā)生明顯變化。氣泡脫離頻率增加,脫離... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

管口處作用于氣泡上的力Fig2.1Forceonthebubbleatthenozzle

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文11圖2.1管口處作用于氣泡上的力Fig2.1Forceonthebubbleatthenozzle2.1.2單氣泡的脫離隨著氣泡生長其浮力會逐漸增大，當(dāng)浮力的大小接近表面張力時氣泡會脫離管口。氣泡脫離過程一般認(rèn)為分兩個階段：膨脹階段和脫離階段。在膨脹階段氣泡維持球形附著于管口同時逐漸生長、體積增大。在脫離階段中，氣泡受浮力作用向上延伸，并不直接附著于管口上，但是氣泡與毛細(xì)管之間仍然通過一個“頸”相連接。如圖2.2所示為氣泡脫離過程的示意圖。圖2.2氣泡脫離過程受力分析圖Fig2.2Forceanalysisdiagramofbubbledetachmentprocess基于Gaddie等[73]針對氣泡脫離時氣泡的直徑與頸大小關(guān)系的測量，當(dāng)氣泡脫離時頸長與氣泡直徑存在下列關(guān)系式：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文17圖2.3氣泡相界面電應(yīng)力示意圖Fig2.3Electricstressesoninterfaceofbubble氣液相界面通過作用在氣體和作用在液體上的壓力之和表示：fs=fsl+fsg(2.43)電場力作用在氣液相界面可以分解為切向和法向的分量，得到如下結(jié)果：fsn=12[εl(Eln2Elt2)εg(Egn2Egt2)+ρldεldρlEl2ρgdεgdρgEg2]nl（2.43）fst=(εlElnEltεgEgnEgt)tl=(εlElnεgEgn)Egttl=qsEvttl（2.44）式中nl是指向液相的單位法向量，tl是氣液相界面的切向量。qs是氣液相界面由于電場強度差異產(chǎn)生的自由電荷的密度。非均勻電場中氣泡表面電場力并不均衡，從氣泡頂部到氣泡底部電場力顯現(xiàn)先增大在減小的趨勢，電應(yīng)力分布示意圖如圖2.4所示。電應(yīng)力的正方向沿法線從液體到氣體，電應(yīng)力壓縮氣泡橫向長度，但拉長了縱向兩極。當(dāng)氣泡長大時，氣泡橫向電應(yīng)力會擠壓頸部，極大促進了氣泡頸部的形成，從而大幅加快了氣泡的脫離頻率。氣泡表面法向方向電場力合力向上，也促進了氣泡的脫離過程[53]。圖2.4氣泡表面電應(yīng)力變化示意圖Fig2.4Variationoftheelectrohydrodynamicstressesalongthebubblesurface

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電場作用下氣泡分散特性的實驗研究[J]. 王軍鋒,胡巍瀚,劉海龍,霍元平,王東保.  高電壓技術(shù). 2019(11)
[2]荷電雙流體噴霧射流沉積均勻性分析[J]. 姚江,王軍鋒.  湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(21)
[3]醇在油相中荷電霧化的實驗研究[J]. 王軍鋒,孫成仁,霍元平,許榮斌.  工程熱物理學(xué)報. 2016(07)
[4]微納米氣泡曝氣技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用研究[J]. 呂宙,從善暢,程婷,王建.  廣州化工. 2014(07)



本文編號：3605894