气泡溢出自由界面稳定射流条件的实验研究

发布时间：2025-01-05 21:19

　　自由界面处气泡破裂引起的射流现象广泛存在于生产生活中,如蒸汽发生器的液滴夹带、起泡酒香味的扩散等,因此实现射流液滴的可控十分必要。目前关于气泡射流的研究,主要集中在高液位下气泡运动到在自由界面破裂的情形,对于低液位下气泡脱离孔口前破裂产生射流现象的研究较少。因此,本文聚焦上述受限条件下气泡破裂射流产生的条件、机理解释以及特性表征。本文搭建可视化实验台,利用高速相机拍摄气泡在不同液位高度H、孔径d以及进气体积流量0下破裂产生射流的现象。液位高度的变化范围在0.5～12.0mm;孔径变化范围0.15～1.20 mm;进气流量选取2.5～20.0 mL/min。为了记录气泡生长及射流的完整实验现象,高速相机放置在多个倾角下进行拍摄,频率调整为4000 fps。实验结果表明:(1)气泡破裂能否产生射流液滴与液位高度及孔径密切相关,与进气流量无明显关系。(2)在同一孔径及进气流量下,随着液位高度的增加,气泡破裂依次经过不产生射流液滴、产生稳定射流液滴以及可能产生射流液滴三个区域,出现明显的分区行为。(3)对于同一液位高度及进气流量,孔径越小越容易产生射流液滴。(4)进气流量不影响气泡射流的产生,只...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1‘1气泡破裂不同的应用场合

１．１课题背景及研究意义??近年来，随着能源动力、石油化工、制冷低温、航空航天等领域的快速蓬勃发??展，气泡动力学已经成为相关领域的重要理论基础及技术支撑。在气泡动力学中，??气泡作为分散相，为整个系统的质能传递发挥着至关重要的作用［１，２］。以气泡上浮运??动为例，通过浸没孔口....

图１－３无量纲分析方程的准确性１２６］??由于Ｓｐｉｅｌ仅仅给出了特定粒径的气泡破裂产生的液滴数目的概率，不具有普??

ａ?＝?ｉＯＯ＾＇４＾０．５５．７＾－０．４８３０＾０．５１７０＾－０．０６８８?（１＿６）??通过曲线拟合，给出了气泡破裂能够产生的射流液滴个数一般性方程，如图１－３?ｂ）：??５??

图１－４气泡破裂射流与否判断依据｜２７］??０１１３５３（；１＾等［３（）］研究了气泡形状、毛细波、重力以及流体的性质对射流的影响

方法同时研宄了粘性力（Ｏｈ数）与重力（Ｂｏ数）对射流液滴产生的影响，结果表??明在气泡破裂前，重力的影响较大；平衡态时气泡的形状对射流液滴的产生影响较??大，如图１－４?ａ）。另外，＃７］和Ｇｅｏｒｇｅｓｃｕ［２９］分别指出射流液滴产生的条件是Ｏｈ＜０．０５２、??Ｂｏ＜１．１３....

图１－５生长气泡过程及受力分析??

等［４８］。大量学者研宄了气泡的生长以及脱离过程，最后达成共识：气泡的生长过程??分为膨胀和颈缩两个阶段［４９］。在第一阶段，气泡的体积随着气体的进入逐渐增大，??但是气泡底部始终与孔口连接，气泡只有膨胀速度，如图１－５?ａ）所示；在第二阶段，??随着气体的继续进入，气泡底部发生....

本文编号：4023281