采用界面跟蹤法FTM（Front-Tracking Method）,并結(jié)合CSF（continuum surface force）模型,研究了在垂直方向上溫度分布不均勻的對(duì)稱流場(chǎng)中由Marangoni效應(yīng)引起的氣泡上升運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。模擬了在不同的M a數(shù)和Pr數(shù)下單氣泡及同軸雙氣泡的運(yùn)動(dòng)。研究結(jié)果表明,在不同的M a數(shù)下氣泡的運(yùn)動(dòng)差異較大,M a數(shù)越大,氣泡運(yùn)動(dòng)至穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度越大,且氣泡運(yùn)動(dòng)的最大速度值與M a數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系;增大Pr數(shù)所造成的粘度增大或熱擴(kuò)散率減小將削弱氣泡的遷移運(yùn)動(dòng);Marangoni對(duì)流中雙氣泡的局部運(yùn)動(dòng)證實(shí)了溫度梯度和氣泡運(yùn)動(dòng)速度緊密相關(guān)。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,36(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１氣泡上升物理模型

下的熱毛細(xì)遷移距離較短。圖５相同工況下的溫度梯度分布能很好地解釋這一現(xiàn)象。Ｐｒ數(shù)增大意味著粘度增大或熱擴(kuò)散系數(shù)減小，此時(shí)流體的傳熱能力減小，氣泡上下溫度梯度減小，Ｍａｒａｎｇｏｎｉ效應(yīng)形成的驅(qū)動(dòng)力減弱，故熱毛細(xì)遷移距離變短。圖６給出了Ｐｒ數(shù)分別為０．６４，１和４三種工況下速度隨時(shí)間的變化過(guò)程。與圖３的結(jié)果類(lèi)似，氣泡的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)平穩(wěn)的過(guò)程，沒(méi)有發(fā)生突變。氣泡加速至穩(wěn)定狀態(tài)后，其運(yùn)動(dòng)速度保持基本不變。比較發(fā)現(xiàn)，Ｐｒ數(shù)越大，氣泡的運(yùn)動(dòng)速度越校圖２不同時(shí)刻氣泡界面形態(tài)（Ｍａ＝１５３６）Ｆｉｇ．２ＳｈａｐｅｏｆｂｕｂｂｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｗｈｅｎＭａ＝１５３６圖３Ｍａ＝１２８０，１５３８和１７９２時(shí)的氣泡速度曲線Ｆｉｇ．３ＢｕｂｂｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅｆｏｒＭａ＝１２８０，１５３８ａｎｄ１７９２圖４平衡速度與Ｍａ數(shù)的散點(diǎn)擬合Ｆｉｇ．４ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｖｅｌｏｃｉｔｙｗｉｔｈＭａｎｕｍｂｅｒａｎｄｉｔ’ｓｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅ４５計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)第３６卷

下的熱毛細(xì)遷移距離較短。圖５相同工況下的溫度梯度分布能很好地解釋這一現(xiàn)象。Ｐｒ數(shù)增大意味著粘度增大或熱擴(kuò)散系數(shù)減小，此時(shí)流體的傳熱能力減小，氣泡上下溫度梯度減小，Ｍａｒａｎｇｏｎｉ效應(yīng)形成的驅(qū)動(dòng)力減弱，故熱毛細(xì)遷移距離變短。圖６給出了Ｐｒ數(shù)分別為０．６４，１和４三種工況下速度隨時(shí)間的變化過(guò)程。與圖３的結(jié)果類(lèi)似，氣泡的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)平穩(wěn)的過(guò)程，沒(méi)有發(fā)生突變。氣泡加速至穩(wěn)定狀態(tài)后，其運(yùn)動(dòng)速度保持基本不變。比較發(fā)現(xiàn)，Ｐｒ數(shù)越大，氣泡的運(yùn)動(dòng)速度越校圖２不同時(shí)刻氣泡界面形態(tài)（Ｍａ＝１５３６）Ｆｉｇ．２ＳｈａｐｅｏｆｂｕｂｂｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｗｈｅｎＭａ＝１５３６圖３Ｍａ＝１２８０，１５３８和１７９２時(shí)的氣泡速度曲線Ｆｉｇ．３ＢｕｂｂｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅｆｏｒＭａ＝１２８０，１５３８ａｎｄ１７９２圖４平衡速度與Ｍａ數(shù)的散點(diǎn)擬合Ｆｉｇ．４ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｖｅｌｏｃｉｔｙｗｉｔｈＭａｎｕｍｂｅｒａｎｄｉｔ’ｓｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅ４５計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)第３６卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自潤(rùn)濕液體過(guò)冷核態(tài)沸騰射液流現(xiàn)象分析[J]. 周樂(lè)平,李媛園,魏龍亭,杜小澤,王補(bǔ)宣.  化工學(xué)報(bào). 2014(S1)
[2]多相傳質(zhì)過(guò)程中的Marangoni效應(yīng)[J]. 汪洋,陳杰,王智慧,楊超,毛在砂.  化工學(xué)報(bào). 2013(01)
[3]溫度和活性劑濃度梯度協(xié)同驅(qū)動(dòng)的液滴鋪展特性[J]. 王松嶺,李春曦,葉學(xué)民.  化工學(xué)報(bào). 2011(09)
[4]高濃度甘氨酸離子液體水溶液的降膜特性研究[J]. 彭璟,耿皎,王明明,張鋒,張志炳.  南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(05)
[5]豎直流動(dòng)皂膜中解吸導(dǎo)致的Marangoni對(duì)流觀察[J]. 沙勇,李樟云,江桂仙,吐松,肖宗源,葉李藝.  化工學(xué)報(bào). 2010(05)
[6]Marangoni效應(yīng)對(duì)降膜加熱流動(dòng)的影響[J]. 張鋒,耿皎,馬少玲,張志炳.  化工學(xué)報(bào). 2005(09)
[7]伴有Marangoni效應(yīng)的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)[J]. 沙勇,成弘,袁希鋼,余國(guó)琮.  化工學(xué)報(bào). 2003(11)
[8]Marangoni效應(yīng)與液膜振蕩[J]. 李冬梅,賀占博.  化學(xué)進(jìn)展. 2003(01)



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