本文關(guān)鍵詞：單液滴捕集細(xì)顆粒物的行為與機(jī)制研究

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【摘要】：濕法洗滌和濕沉降是工業(yè)過程和大氣環(huán)境清除顆粒物的重要方式之一,而單液滴捕集顆粒是上述過程的基礎(chǔ)。本文圍繞細(xì)顆粒物繞流液滴時(shí)的遷移、沉積行為開展研究,探明液滴對(duì)細(xì)顆粒物的捕集機(jī)制,為開發(fā)新型工業(yè)煙塵凈化技術(shù)、理解大氣環(huán)境的濕沉降清除機(jī)制提供基礎(chǔ)支持。首先,采用三維數(shù)值模擬方法,研究了慣性和熱泳機(jī)制作用下顆粒的遷移行為和液滴捕集效率。研究發(fā)現(xiàn)在噴淋涉及到的雷諾數(shù)范圍,液滴附近流動(dòng)邊界層存在分離且呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)和非軸對(duì)稱形態(tài)。慣性機(jī)制控制下,流場(chǎng)振蕩引起了顆粒瞬態(tài)慣性沉積和撞擊速度分布、瞬態(tài)慣性捕集效率的振蕩�；陬w粒慣性運(yùn)動(dòng)行為的研究,建立了慣性捕集效率公式。熱泳機(jī)制控制下,細(xì)顆粒物的熱泳運(yùn)動(dòng)和沉積存在多種模式。特別是當(dāng)尾渦出現(xiàn)周期性脫落時(shí),顆粒的熱泳運(yùn)動(dòng)模式、被捕集顆粒的出發(fā)區(qū)域、捕集效率等參數(shù)均隨流動(dòng)呈非穩(wěn)態(tài)變化。通過數(shù)值模擬與熱泳捕集效率公式計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,分析了傳統(tǒng)熱泳捕集效率公式計(jì)算偏差產(chǎn)生的原因,并對(duì)熱泳捕集效率公式進(jìn)行了修正。其次,采用大渦模擬研究了液滴變形對(duì)慣性和熱泳捕集的影響。研究發(fā)現(xiàn),液滴變形使得其對(duì)顆粒的慣性捕集效率在斯托克斯數(shù)大于0.4時(shí)增加,在斯托克斯數(shù)小于0.4時(shí)減少,變化幅度隨著液滴變形程度的增加而增加。液滴變形使得其對(duì)顆粒的熱泳捕集效率降低,降低幅度隨著液滴變形程度的增加而增加,但與液滴表面與氣體的溫差無關(guān)。基于變形液滴和球形液滴捕集效率的對(duì)比分析,建立了考慮液滴變形修正的液滴慣性與熱泳捕集效率的預(yù)測(cè)方法。最后,數(shù)值計(jì)算、理論分析以及實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,研究了微米級(jí)疏水顆粒撞擊液面后的運(yùn)動(dòng)行為。基于顆粒撞擊液面的動(dòng)力學(xué)模型,模擬了微米級(jí)疏水性顆粒撞擊到液滴表面后的運(yùn)動(dòng)行為,分析了振蕩、反彈和沉沒三種運(yùn)動(dòng)模態(tài)下顆粒位移與受力、做功的關(guān)系,提出了區(qū)分顆粒撞擊液面后運(yùn)動(dòng)模式的判據(jù)。通過分析判據(jù)發(fā)現(xiàn),臨界速度主要受表面張力系數(shù)、顆粒接觸角和顆粒粒徑等影響。建立了可用于拍攝微米顆粒撞擊液面運(yùn)動(dòng)行為的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)研究了顆粒撞擊液面的過程,分析了顆粒接觸角、表面張力系數(shù)對(duì)顆粒撞擊后運(yùn)動(dòng)行為的影響。通過實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了理論模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O347.7

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李莉;談?wù)勔旱伍g不溶合現(xiàn)象[J];現(xiàn)代物理知識(shí);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(xué)報(bào);2007年02期

3 劉志鵬;徐進(jìn)良;;T型微流控芯片中的液滴形成[J];微納電子技術(shù);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(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);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(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(zhì)中液滴在沖擊作用下的演變過程[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2010年06期

7 張謹(jǐn)奕;薄涵亮;孫玉良;王大中;;三維空間液滴運(yùn)動(dòng)模型[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(yùn)動(dòng)過程的模擬研究[J];物理學(xué)報(bào);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(yùn)動(dòng)[J];高速攝影與光子學(xué);1987年03期

10 E.Blaβ ,李素琴;氣泡和液滴的生成和并合[J];力學(xué)進(jìn)展;1990年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 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(xué)大會(huì)——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(shí)驗(yàn)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)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(zhì)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(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[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(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

5 鄭哲敏;;液滴與液面碰撞時(shí)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(diào)制冷2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

7 呂存景;;微尺度下的液滴黏附力學(xué)[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

8 陳雪;朱志強(qiáng);劉秋生;;固體表面液滴熱毛細(xì)遷移的實(shí)驗(yàn)研究[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

9 郭加宏;胡雷;戴世強(qiáng);;液滴沖擊固體表面液膜的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究[A];第九屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十二屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)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(dǎo)與分析[A];2007年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 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?qǐng)?bào);2014年

2 孫文德;液滴透鏡[N];中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 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(xué);2013年

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

3 張璜;多液滴運(yùn)動(dòng)和碰撞模型研究[D];清華大學(xué);2015年

4 王志超;基于SPH-DEM耦合方法的液滴沖擊散粒體運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2015年

5 霍元平;荷電液滴破碎機(jī)理及電流體動(dòng)力學(xué)特性研究[D];江蘇大學(xué);2015年

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

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

8 嚴(yán)啟凡;流動(dòng)聚焦液滴生成技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

9 張博;液滴潤(rùn)濕行為與表面微納結(jié)構(gòu)關(guān)系的模擬研究[D];北京化工大學(xué);2016年

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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 崔艷艷;液滴撞擊傾斜壁面動(dòng)力學(xué)過程研究[D];大連理工大學(xué);2010年

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

3 龔翔;電場(chǎng)作用下液滴的聚結(jié)特性及高壓靜電破乳研究[D];集美大學(xué);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(yùn)動(dòng)規(guī)律[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

5 張慧;液滴在隨機(jī)粗糙表面的鋪展動(dòng)力學(xué)仿真研究[D];蘇州大學(xué);2015年

6 蘇鳳婷;基于單探針和液滴輔助的微構(gòu)件轉(zhuǎn)移方法和實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);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(xué);2015年

8 伍福璋;微米級(jí)別因素對(duì)動(dòng)態(tài)接觸角影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];南昌大學(xué);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(xué);2015年

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

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本文編號(hào)：1274410