【摘要】：近年來隨著電流體動力學的不斷發(fā)展,其在納米技術、生物醫(yī)藥技術、微機械系統(tǒng)、萃取及微重力研究等方面得到了推廣與應用。電動流體力學中存在復雜的流動與傳熱傳質現(xiàn)象,其界面特性與內(nèi)部流動的研究有助于揭示電場作用下分散相液滴與連續(xù)相之間的質量、動量與能量傳遞過程。本文采用漏電介質模型研究了分散相液滴在連續(xù)相液體內(nèi)部的聚并過程,揭示了影響液滴聚并過程及效率的重要因素,為靜電場作用下原油電脫水或破乳等應用提供了一定的基礎研究數(shù)據(jù)。本文運用FLUENT的UDF模塊將電場力以源項的方式添加到動力學方程中,并采用VOF(Volume of Fluid)方法對兩相流體界面進行追蹤,采用基于瞬態(tài)的壓力隱式算子分算法(Pressure Implicit with Splitting of Operators,簡稱PISO),對電場與流場耦合作用下液滴的聚并過程進行了數(shù)值模擬。首先,本文數(shù)值研究了靜電場作用下處于另一種不相溶液體的分散相液滴的變形與內(nèi)部流動現(xiàn)象。研究了電場強度對分散相液滴變形率的影響、分析了液滴變形方向、內(nèi)部流動方向與液體的物性參數(shù)之間的關系;研究了液滴的破碎模式及液滴破碎極限與韋伯數(shù)的關系,并分析探討了電場作用下分散相液滴變形與內(nèi)部流動的形成機理。其次,基于電場作用下單液滴的變形原理,采用數(shù)值計算方法研究了雙液滴的聚并過程。詳細探討了電場強度、分散相液滴的表面間距、液滴粒徑比和分散相液滴間的相對角度等操作參數(shù)對液滴聚并效果的影響。采用理論方法分析了兩個液滴之間的作用力,分析探討了影響液滴聚并的主要因素。最后,以液滴聚并過程中長短軸和液橋長度為特征參數(shù),對液滴聚并過程進行了詳細的分析和探討。采用圖像方法獲得了電場作用下幾組不同初始間距的分散相液滴長短軸、液橋形態(tài)(曲率與長度)等表述液滴聚并行為的特征量,分析探討了操作參數(shù)對特性量的影響。
[Abstract]:In recent years, with the development of electrohydrodynamics, it has been widely used in nanotechnology, biomedical technology, micromechanical system, extraction and microgravity research. There are complex phenomena of flow and heat and mass transfer in electrokinetic fluid dynamics. The study of the interfacial characteristics and internal flow is helpful to reveal the mass momentum and energy transfer process between dispersed droplets and continuous phases under the action of electric field. In this paper, the coalescence process of dispersed droplets in the continuous phase liquid is studied by using the leakage medium model, and the important factors affecting the coalescence process and efficiency of liquid droplets are revealed. It provides some basic research data for the application of electric dehydration or demulsification of crude oil under electrostatic field. In this paper, the electric field force is added to the dynamic equation by the source term with the UDF module of FLUENT, and the interface of the two phase fluid is traced by the VOF (Volume of Fluid) method. The transient pressure implicit operator division algorithm (Pressure Implicit with Splitting of Operators,) is used to simulate the coalescence process of droplets under the coupling of electric field and flow field. Firstly, the deformation and internal flow of dispersed droplets in another insoluble liquid under the action of electrostatic field are numerically studied. The influence of electric field intensity on the deformation rate of dispersed droplet is studied, the relationship between the direction of droplet deformation, the direction of internal flow and the physical parameters of liquid is analyzed, and the breakup mode of droplet and the relation between the breakage limit of droplet and Weber number are studied. The formation mechanism of dispersed droplet deformation and internal flow under the action of electric field is analyzed. Secondly, based on the deformation principle of the ordered droplets under the action of electric field, the coalescence process of two droplets is studied by means of numerical calculation. The effects of electric field strength, surface spacing of dispersed droplets, droplet particle size ratio and relative angle between dispersed droplets on droplet aggregation were discussed in detail. The force between two droplets is analyzed by theoretical method, and the main factors affecting the coalescence of droplets are discussed. Finally, the long and short axis and the length of liquid bridge in the process of droplet coalescence are taken as the characteristic parameters, and the process of droplet coalescence is analyzed and discussed in detail. By using the image method, several groups of droplets with different initial spacing were obtained to describe the coalescence behavior of droplets, such as the long and short axis of dispersed droplets, the shape of liquid bridge (curvature and length), and the influence of operating parameters on the characteristics of droplets.
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O361.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李莉;談談液滴間不溶合現(xiàn)象[J];現(xiàn)代物理知識;2000年04期

2 林志勇;彭曉峰;;振蕩液滴內(nèi)部流態(tài)[J];工程熱物理學報;2007年02期

3 劉志鵬;徐進良;;T型微流控芯片中的液滴形成[J];微納電子技術;2007年03期

4 孫煒;季杰;何偉;;人體呼出的污染液滴在空氣中的蒸發(fā)和沉降特性[J];中國科學技術大學學報;2008年04期

5 崔潔;陳雪莉;王輔臣;龔欣;;撞擊液滴形成的液膜邊緣特性[J];華東理工大學學報(自然科學版);2009年06期

6 熊燃華;許明;李耀發(fā);楊基明;羅喜勝;于勇波;趙鐵柱;;液-液兩相介質中液滴在沖擊作用下的演變過程[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2010年06期

7 張謹奕;薄涵亮;孫玉良;王大中;;三維空間液滴運動模型[J];清華大學學報(自然科學版);2013年01期

8 李大鳴;王志超;白玲;王笑;;液滴撞擊孔口附近壁面運動過程的模擬研究[J];物理學報;2013年19期

9 王琪民,蘇維,王文東,王清安;用高速攝影方法研究單液滴運動[J];高速攝影與光子學;1987年03期

10 E.Blaβ ,李素琴;氣泡和液滴的生成和并合[J];力學進展;1990年04期

相關會議論文 前10條

1 左子文;王軍鋒;霍元平;謝立宇;胡維維;;氣流中荷電液滴演化的數(shù)值模擬[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 賀麗萍;夏振炎;;低流量微管末端液滴形成及破碎的研究[A];第八屆全國實驗流體力學學術會議論文集[C];2010年

3 熊燃華;許明;李耀發(fā);楊基明;羅喜勝;于勇波;趙鐵柱;;液-液兩相介質中液滴在沖擊作用下演變模式[A];第十四屆全國激波與激波管學術會議論文集（下冊）[C];2010年

4 劉華敏;劉趙淼;;液滴形成與下落過程分析[A];北京力學會第13屆學術年會論文集[C];2007年

5 鄭哲敏;;液滴與液面碰撞時發(fā)生環(huán)形穿入的條件[A];鄭哲敏文集[C];2004年

6 劉偉民;畢勤成;張林華;孟凡湃;薛梅;;液滴低壓閃蒸形態(tài)和溫度變化的研究[A];山東省暖通空調制冷2007年學術年會論文集[C];2007年

7 呂存景;;微尺度下的液滴黏附力學[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

8 陳雪;朱志強;劉秋生;;固體表面液滴熱毛細遷移的實驗研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

9 郭加宏;胡雷;戴世強;;液滴沖擊固體表面液膜的實驗和數(shù)值研究[A];第九屆全國水動力學學術會議暨第二十二屆全國水動力學研討會論文集[C];2009年

10 魏明銳;趙衛(wèi)東;孔亮;沃敖波;;液滴修正零維蒸發(fā)模型的推導與分析[A];2007年APC聯(lián)合學術年會論文集[C];2007年

相關重要報紙文章 前2條

1 王小龍;新法可讓液滴按需形成任意形狀[N];科技日報;2014年

2 孫文德;液滴透鏡[N];中國知識產(chǎn)權報;2001年

相關博士學位論文 前10條

1 劉棟;液滴碰撞及其融合過程的數(shù)值模擬研究[D];清華大學;2013年

2 周源;蒸汽爆炸中熔融金屬液滴熱碎化機理及模型研究[D];上海交通大學;2014年

3 張璜;多液滴運動和碰撞模型研究[D];清華大學;2015年

4 王志超;基于SPH-DEM耦合方法的液滴沖擊散粒體運動機理研究[D];天津大學;2015年

5 霍元平;荷電液滴破碎機理及電流體動力學特性研究[D];江蘇大學;2015年

6 范增華;基于疏水表面冷凝和振動粘著控制的微對象操作方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

7 王兵兵;電場下液滴界面輸運與傳熱特性的分子動力學研究[D];華北電力大學(北京);2016年

8 嚴啟凡;流動聚焦液滴生成技術研究[D];中國科學技術大學;2016年

9 張博;液滴潤濕行為與表面微納結構關系的模擬研究[D];北京化工大學;2016年

10 饒莉;液—液分散體系中液滴的動力學行為研究[D];北京化工大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 崔艷艷;液滴撞擊傾斜壁面動力學過程研究[D];大連理工大學;2010年

2 吳方;微流控系統(tǒng)的高通量液滴檢測[D];天津理工大學;2015年

3 龔翔;電場作用下液滴的聚結特性及高壓靜電破乳研究[D];集美大學;2015年

4 李艷斌;工業(yè)廠房中敞口槽散發(fā)純水液滴的蒸發(fā)和運動規(guī)律[D];西安建筑科技大學;2015年

5 張慧;液滴在隨機粗糙表面的鋪展動力學仿真研究[D];蘇州大學;2015年

6 蘇鳳婷;基于單探針和液滴輔助的微構件轉移方法和實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 雷慶;液滴與疏水和超疏水固體表面作用的研究[D];北京化工大學;2015年

8 伍福璋;微米級別因素對動態(tài)接觸角影響的實驗研究[D];南昌大學;2015年

9 李德偉;液滴碰壁鋪展與振蕩的研究[D];大連理工大學;2015年

10 李志江;基于液滴噴射技術的塑料增材制造系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];北京化工大學;2015年

，

本文編號：2278707