电场作用下气泡上升行为特性的数值计算研究

发布时间：2022-01-12 10:05

　　利用电场控制气泡形态及运动,强化气液相间传热传质是电流体动力学的重要研究内容之一.然而目前多数研究集中在非电场下的气泡动力学上,对于电场下的气泡行为特性及电场的作用机制仍需开展深入研究.本研究对电场作用下单个气泡在流体中上升过程的动力学行为进行了数值模拟研究.在建立二维模型的基础上求解电场方程与Navier-Stokes方程,并采用水平集方法捕捉了上升气泡的位置及形状.模拟结果的准确性与有效性通过与前人实验和数值结果进行对比得到了验证.通过改变雷诺数、邦德数和电邦德数等不同参数研究了电场下液体黏度、表面张力和电场力对气泡运动变形的影响.计算结果表明,电场对气泡的动态特性有显著影响.非电场情况下液体黏度和表面张力较大时气泡基本维持球状,反之气泡发生变形并逐步达到稳定状态.此外,电场作用使气泡在初始上升阶段发生剧烈形变,随着不断上升,气泡形变程度不断减小,且气泡的上升速度和长径比均出现振荡.垂直电场使气泡的上升速度有较大的提高,且随着电邦德数的增大,难以达到相对稳定的状态. 

【文章来源】：力学学报. 2020,52(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
引言
1 数学描述
    1.1 水平集方法
    1.2 流体流动方程
    1.3 电场方程
    1.4 无量纲参数定义
2 模拟结果
    2.1 模型验证
    2.2 非电场作用下的气泡上升行为
    2.3 电场强度对气泡形状及速度的影响
    2.4 表面张力对气泡形状及速度的影响
    2.5 液体黏度对气泡形状及速度的影响
3 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]浮力气泡对水平壁面的回弹动力学特性[J]. 张洋,陈科,尤云祥,盛立.  力学学报. 2019(05)
[2]T型微通道反应器内气液两相流动机制及影响因素[J]. 韩宇,刘志军,王云峰,罗尧,刘凤霞,王晓娟,魏炜,许晓飞.  力学学报. 2019(02)
[3]壁面约束对裙带气泡动力学的影响[J]. 张洋,陈科,尤云祥,任伟.  力学学报. 2017(05)
[4]黏性液体中单个气泡上升的形状特性[J]. 王焕然,李彦鹏,杨栋,席光.  工程热物理学报. 2009(09)
[5]电场作用下气泡内外的速度场分析[J]. 陈凤,宋耀祖,陈民.  热科学与技术. 2006(02)
[6]电场作用下的气泡受力分析[J]. 陈凤,宋耀祖,陈民.  工程热物理学报. 2005(S1)



本文编号：3584580