擬塑性流體中雙氣泡生成時的聚並行為及傳質特性研究

《擬塑性流體中雙氣泡生成時的聚並行為及傳質特性研究》是依託天津理工大學，由範文元擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：擬塑性流體中雙氣泡生成時的聚並行為及傳質特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：範文元
• 依託單位：天津理工大學

項目摘要

對擬塑性流體中雙氣泡生成過程中的聚並行為及傳質特性進行研究。採用雷射影像技術結合高速攝像機觀測雙氣泡生成過程中的聚並行為，基於各影響因數的無因次分析，建立聚並類型的分區圖譜，以及聚並頻率、聚並時間的理論模型；利用顆粒成像儀（PIV）對雙氣泡生成過程中發生聚並時其周圍流場進行實時測量，研究氣泡聚並和流場變化的相互作用機理；利用實時顯微雷射全息干涉測量技術對擬塑性流體中伴有吸收過程的雙氣泡聚並時周圍的近界面濃度場進行實時測量，建立雙氣泡吸收過程界面傳質表達式；以運動流體N-S方程和傳質-對流方程為基礎，結合擬塑性流體的流變特性，採用格子-波爾茲曼（LBM）方法對雙氣泡生成過程中的聚並過程及周圍流場進行模擬計算；結合濃度場的測量結果，對兩相間的傳質規律進行研究。項目的研究成果能夠促進對複雜的多氣泡生成過程中聚並行為及傳質機理的理解，有助於高效、合理地增強相際傳遞效率，為工業設計提供理論基礎。

結題摘要

本項目以研究擬塑性流體中雙氣泡生成時的聚並行為目的，通過採用雷射影像技術結合高速攝像機觀測了雙噴嘴上氣泡生成及聚並過程；考察了雙氣泡生成過程機理以及流體物性、噴嘴條件、操作條件的影響因素，進一步研究了雙噴嘴上氣泡生成與聚並的協同作用，以及不同的聚並類型和其影響因素。通過利用耦合水平集-流體體積法（CLSVOF），並重點考慮了擬塑性流體的流變特性，模擬了不同條件下雙氣泡生成時的聚並行為；考察了聚並過程的聚並機理及特徵，以及上述條件對聚並體積及氣泡形變率的影響，重點探究了表面活性劑對聚並過程的效應。此外，對比研究了雙/單氣泡生成及上升過程，以探究先行氣泡和相鄰氣泡對雙氣泡聚並的影響，進一步揭示雙氣泡生成時聚並的複雜機理；研究了並流條件下雙氣泡生成及聚並，分析了不同因數的影響作用；重點考察了不同液體流速與靜止流體對氣泡聚並體積、聚並時間影響。通過研究諸多影響因素與氣泡生成及聚並之間的規律，能夠促進對複雜的多泡生成中聚並行為及傳質機理的理解，為設計高效的氣液兩相接觸器提供理論基礎。