顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟

发布时间：2024-04-23 03:13

　　利用高速摄像机获得顶部浸没方式下管口处气泡膨胀脱离过程,对比分析了管径、气体流量和管口浸没深度对气泡脱离直径和膨胀脱离时间的影响规律;运用三维流体体积(VOF)模型,模拟研究了气泡膨胀脱离过程中气泡膨胀脱离时间、脱离直径和气泡形态的变化规律,分析了气液湍动能和流场速度的分布变化规律。经过对比,实验结果与模拟结果一致。研究结果发现,气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加;随液体密度的增加而减小;随气体流量增大而降低,但降低速率逐渐减小.气泡脱离直径随气体流量的增加而增加且存在气泡脱离形态变化点;随管口浸没深度和液体密度的增加呈现下降趋势。气泡长短轴比随液体密度增大而增大,而随膨胀脱离时间的增加呈现降低趋势.

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【部分图文】：

图３物理模型??Ｆｉｇ．?３?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ??２．２控制方程??由于ＶＯＦ模型能清晰追踪气液交界面，从而准??

满气体；当Ｃ大于??０小于１时，表示计算单元内含有气体。相体积分数??方程表示为：??＋?Ｖ?？?（Ｃｉｘ）?＝?０?（７）??控制方程中的密度和黏度，由每一相体积分数??决定，即求混合平均参数。??ｐ?＝?ＣｆＰｆ?＋?（１?－?Ｃ｛）ｐｇ?（８）??／ｉ?＝?Ｃｆ／ｉｆ?＋?....

图４气泡脱离直径测量示意图??Ｆｉｇ．?４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ?ｄｉａｍｅｔｅｒ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??

吴日旦等：顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟??３９５??２期??２．３计算条件??进行三维数值模拟，采用ＰＩＳＯ算法实现压力??与速度耦合，壁面采用无滑移壁面，进口为速度进??口，出口设定为压力出口，由于本实验为开放系统，??故设定压力出口的压力值为１个标准大气压。初始??....

图５气泡膨胀脱离运动形态??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｓｈａｐｅ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?ａｎｄ?ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ??

）和式（１６）所示：??ｄｓ?＝?＼ｊＶｂｃ－?ｙ／ｅｆ?（１５）??Ｋ?＝?－?（１６）??ｃ??其中，６、／分别代表正视切面和俯视切面下气泡的??宽度，Ｃ、ｅ分别代表正视切面和俯视切面下气泡的??高度。??〇）正视切面?（ｂ）俯视切面??图４气泡脱离直径测量示意图??Ｆｉｇ．....

图８?４号管不同浸没深度下气泡脱离直径随气体流量??的变化规律??Ｆｉｇ．?８?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ?ｄｉａｍｅｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｇａｓ?ｆｌｏｗ??

４０??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０?１．２?１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４??气体流量０／Ｌ．ｍｉｉｒ１??图７不同管径下气泡膨胀脱离时间随气体流量变化规律??Ｆｉｇ．?７?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｒｕｌｅ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｅｘｐａｎｓｉｏｎ?....

本文编号：3962530