為了解氣泡與壁面相互作用的物理機(jī)制和詳細(xì)動(dòng)力學(xué)過程,對(duì)氣泡與壁面碰撞反彈的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了分析,綜述了理論模型的發(fā)展過程,并采用所建立的理論模型進(jìn)行數(shù)值求解.當(dāng)毫米級(jí)氣泡以一定速度垂直撞擊壁面時(shí),氣泡與壁面之間存在一層液膜,該液膜呈現(xiàn)多種形狀.氣泡的變形會(huì)改變薄膜內(nèi)壓強(qiáng)的分布,形成薄膜排水過程.氣泡在與壁面作用的過程中會(huì)反彈多次直至動(dòng)能被完全消耗.在建立的動(dòng)力學(xué)模型中,液膜厚度分布由Stokes-Reynolds方程描述,液膜內(nèi)壓強(qiáng)由Young-Laplace方程求得,在氣泡的軌跡模型中引入了由液膜內(nèi)壓強(qiáng)引起的壁面誘導(dǎo)力.結(jié)果表明:描述液膜厚度及膜內(nèi)壓強(qiáng)的SRYL模型能夠捕捉薄膜變化的動(dòng)力學(xué)行為,基于薄膜潤(rùn)滑近似的壁面誘導(dǎo)力模型可以較好地預(yù)測(cè)氣泡多次反彈的運(yùn)動(dòng)軌跡,壁面誘導(dǎo)力在氣泡撞擊壁面的過程中對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)起主導(dǎo)作用;隨著氣泡尺寸和雷諾數(shù)的增大,氣泡的反彈次數(shù)會(huì)逐漸增加,氣泡是否反彈以及反彈次數(shù)與雷諾數(shù)有著直接的關(guān)系. 

【文章來源】：北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

氣泡碰撞壁面系統(tǒng)示意圖

u= 1 2μ c (z 2 -hz) ?p ?r .?????? ??? (15)在純凈的流動(dòng)系統(tǒng)中氣液交界面考慮為流動(dòng)界面邊界條件,此時(shí)氣液交界面處的邊界條件為 ?u ?z =0 ,采用這一邊界條件將得到速度分布為

表1顯示了氣泡質(zhì)心軌跡的范數(shù)誤差和空間收斂階數(shù),參考值為節(jié)點(diǎn)數(shù)為800的計(jì)算結(jié)果. 可以看出,隨著空間節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加,計(jì)算結(jié)果的范數(shù)誤差逐漸減小,質(zhì)心位置的收斂階數(shù)也逐步增加,在節(jié)點(diǎn)數(shù)為200時(shí),接近2,當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為600時(shí),大于3. 同時(shí)可以看出采用不同范數(shù)誤差計(jì)算得到的收斂階數(shù)大小基本相同.圖5 不同空間節(jié)點(diǎn)數(shù)下氣泡質(zhì)心軌跡對(duì)比


本文編號(hào)：3458849