浮力驅(qū)動(dòng)氣泡上升現(xiàn)象廣泛存在于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)液體中氣泡的上升行為特性及規(guī)律的認(rèn)識(shí)極為重要。已有研究表明,在液氣多相流體系中引入電場(chǎng)能夠有效地控制氣泡的變形及運(yùn)動(dòng),從而改善氣泡在液體中的上升特性和流動(dòng)狀態(tài)。目前已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了非電場(chǎng)作用下的氣泡動(dòng)力學(xué),而電場(chǎng)對(duì)氣泡行為特性的影響尚未完全掌握,仍需深入研究。本文采用數(shù)值計(jì)算方法,模擬了勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣泡在靜止液體中的上升過(guò)程,系統(tǒng)地分析了電場(chǎng)作用對(duì)單個(gè)氣泡行為特性以及同軸氣泡聚并行為的影響規(guī)律。論文相關(guān)成果為電流體動(dòng)力學(xué)（EHD）中氣液兩相流的深入研究以及相關(guān)工業(yè)設(shè)備的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。主要研究工作如下:建立了勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣泡在液體中上升的二維數(shù)值模型,基于水平集方法捕捉相界面的拓?fù)渥兓�。選取氣泡形態(tài)和終端速度為表征參數(shù),通過(guò)與前人理論、實(shí)驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的可靠性與準(zhǔn)確性。通過(guò)該數(shù)值方法模擬了勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣泡的上升變形過(guò)程,對(duì)氣泡形態(tài)、上升速度以及速度場(chǎng)分布進(jìn)行了分析,進(jìn)一步探究了電毛細(xì)管數(shù)（Ca_E）以及介電常數(shù)比（ε^*）對(duì)氣泡行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明:電場(chǎng)作用... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)觀察到的液體中上升氣泡形狀的狀態(tài)圖[16]

勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣泡的上升行為特性研究10第二章數(shù)值模型與方法數(shù)值模型的準(zhǔn)確建立是數(shù)值模擬順利進(jìn)行的基矗本章基于水平集方法建立電場(chǎng)作用下氣泡在粘性液體中上升的數(shù)值模型，并介紹了模型建立的各項(xiàng)參數(shù)及條件的設(shè)定、網(wǎng)格的劃分以及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，研究電場(chǎng)作用下氣泡的變形、運(yùn)動(dòng)及聚并過(guò)程。此外，通過(guò)對(duì)前人實(shí)驗(yàn)、數(shù)值及理論結(jié)果的計(jì)算與對(duì)比分析，驗(yàn)證了當(dāng)前模型的可行性，精確度及適用范圍。2.1物理模型圖2.1勻強(qiáng)電場(chǎng)下單氣泡運(yùn)動(dòng)的模型示意圖Fig.2.1Modeldiagramofsinglebubblemotionunderuniformelectricfield圖2.2勻強(qiáng)電場(chǎng)下同軸氣泡聚并的模型示意圖Fig.2.2Modeldiagramofcoaxialbubblepaircoalescenceunderuniformelectricfield用于電場(chǎng)作用下單氣泡上升過(guò)程數(shù)值計(jì)算的二維模型如圖2.1所示，其中陰影部分為分散相（氣相），其余部分為連續(xù)相（液相）。氣泡位于高為H，寬為W的矩形計(jì)算域中心線(xiàn)上，上下邊界設(shè)定為平行板電極，從而在流體中引入縱向勻強(qiáng)電常氣泡從其中心點(diǎn)距離底邊h=3R處開(kāi)始釋放，初始半徑為R，初始形狀假設(shè)為球形。一般情況下，當(dāng)計(jì)算域的寬度遠(yuǎn)大于氣泡的半徑時(shí)可以忽略計(jì)算域

勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣泡的上升行為特性研究10第二章數(shù)值模型與方法數(shù)值模型的準(zhǔn)確建立是數(shù)值模擬順利進(jìn)行的基矗本章基于水平集方法建立電場(chǎng)作用下氣泡在粘性液體中上升的數(shù)值模型，并介紹了模型建立的各項(xiàng)參數(shù)及條件的設(shè)定、網(wǎng)格的劃分以及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，研究電場(chǎng)作用下氣泡的變形、運(yùn)動(dòng)及聚并過(guò)程。此外，通過(guò)對(duì)前人實(shí)驗(yàn)、數(shù)值及理論結(jié)果的計(jì)算與對(duì)比分析，驗(yàn)證了當(dāng)前模型的可行性，精確度及適用范圍。2.1物理模型圖2.1勻強(qiáng)電場(chǎng)下單氣泡運(yùn)動(dòng)的模型示意圖Fig.2.1Modeldiagramofsinglebubblemotionunderuniformelectricfield圖2.2勻強(qiáng)電場(chǎng)下同軸氣泡聚并的模型示意圖Fig.2.2Modeldiagramofcoaxialbubblepaircoalescenceunderuniformelectricfield用于電場(chǎng)作用下單氣泡上升過(guò)程數(shù)值計(jì)算的二維模型如圖2.1所示，其中陰影部分為分散相（氣相），其余部分為連續(xù)相（液相）。氣泡位于高為H，寬為W的矩形計(jì)算域中心線(xiàn)上，上下邊界設(shè)定為平行板電極，從而在流體中引入縱向勻強(qiáng)電常氣泡從其中心點(diǎn)距離底邊h=3R處開(kāi)始釋放，初始半徑為R，初始形狀假設(shè)為球形。一般情況下，當(dāng)計(jì)算域的寬度遠(yuǎn)大于氣泡的半徑時(shí)可以忽略計(jì)算域

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Interactions between two in-line drops rising in pure glycerin[J]. Li Rao,Zhengming Gao,Ziqi Cai,Yuyun Bao.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(10)
[3]基于CLSVOF方法的三維單個(gè)上升氣泡運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 廖斌,陳善群.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2012(03)
[4]VISCOSITY EFFECTS ON THE BEHAVIOR OF A RISING BUBBLE[J]. WANG Han Department of Mechanics and Engineering Science,Fudan University,Shanghai 200433,China ZHANG Zhen-yu Department of Mathematics,Shanghai University of Finance and Economics,Shanghai 200433,China YANG Yong-ming,ZHANG Hui-sheng Department of Mechanics and Engineering Science,Fudan University,Shanghai 200433,China.  Journal of Hydrodynamics. 2010(01)
[5]電場(chǎng)作用下氣泡內(nèi)外的速度場(chǎng)分析[J]. 陳鳳,宋耀祖,陳民.  熱科學(xué)與技術(shù). 2006(02)
[6]電場(chǎng)作用下的氣泡受力分析[J]. 陳鳳,宋耀祖,陳民.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2005(S1)



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