利用電場控制氣泡形態(tài)及運(yùn)動,強(qiáng)化氣液相間傳熱傳質(zhì)是電流體動力學(xué)的重要研究內(nèi)容之一.然而目前多數(shù)研究集中在非電場下的氣泡動力學(xué)上,對于電場下的氣泡行為特性及電場的作用機(jī)制仍需開展深入研究.本研究對電場作用下單個氣泡在流體中上升過程的動力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.在建立二維模型的基礎(chǔ)上求解電場方程與Navier-Stokes方程,并采用水平集方法捕捉了上升氣泡的位置及形狀.模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性通過與前人實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對比得到了驗(yàn)證.通過改變雷諾數(shù)、邦德數(shù)和電邦德數(shù)等不同參數(shù)研究了電場下液體黏度、表面張力和電場力對氣泡運(yùn)動變形的影響.計算結(jié)果表明,電場對氣泡的動態(tài)特性有顯著影響.非電場情況下液體黏度和表面張力較大時氣泡基本維持球狀,反之氣泡發(fā)生變形并逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).此外,電場作用使氣泡在初始上升階段發(fā)生劇烈形變,隨著不斷上升,氣泡形變程度不斷減小,且氣泡的上升速度和長徑比均出現(xiàn)振蕩.垂直電場使氣泡的上升速度有較大的提高,且隨著電邦德數(shù)的增大,難以達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài). 

【文章來源】：力學(xué)學(xué)報. 2020,52(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【文章目錄】：
引言
1 數(shù)學(xué)描述
    1.1 水平集方法
    1.2 流體流動方程
    1.3 電場方程
    1.4 無量綱參數(shù)定義
2 模擬結(jié)果
    2.1 模型驗(yàn)證
    2.2 非電場作用下的氣泡上升行為
    2.3 電場強(qiáng)度對氣泡形狀及速度的影響
    2.4 表面張力對氣泡形狀及速度的影響
    2.5 液體黏度對氣泡形狀及速度的影響
3 結(jié)論


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]浮力氣泡對水平壁面的回彈動力學(xué)特性[J]. 張洋,陳科,尤云祥,盛立.  力學(xué)學(xué)報. 2019(05)
[2]T型微通道反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流動機(jī)制及影響因素[J]. 韓宇,劉志軍,王云峰,羅堯,劉鳳霞,王曉娟,魏煒,許曉飛.  力學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[3]壁面約束對裙帶氣泡動力學(xué)的影響[J]. 張洋,陳科,尤云祥,任偉.  力學(xué)學(xué)報. 2017(05)
[4]黏性液體中單個氣泡上升的形狀特性[J]. 王煥然,李彥鵬,楊棟,席光.  工程熱物理學(xué)報. 2009(09)
[5]電場作用下氣泡內(nèi)外的速度場分析[J]. 陳鳳,宋耀祖,陳民.  熱科學(xué)與技術(shù). 2006(02)
[6]電場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. 2005(S1)



本文編號：3584580