孔口出流气泡运动特性数值模拟

发布时间：2021-06-14 00:27

　　为了研究连续供气条件下,气泡运动特性与孔口进气速度、孔口直径的关系,对孔口出流气泡在静水中上升运动过程进行了研究,采用OpenFoam开源程序计算得到的静水中气泡上升运动模拟结果与试验结果吻合较好。通过改变孔口进气速度、孔口直径,分析了气泡的脱离时间和脱离直径,对比了初始球型气泡与孔口出流气泡的上升运动差异,提出可将相对速度B用于描述初始气泡终速度与孔口进气速度的关系,并采用不同无量纲参数对气泡运动相对速度进行了预测。结果表明:We数及Re数对气泡运动相对速度B的预测效果较好,气泡初始状态对气泡运动轨迹影响较大。研究成果进一步丰富了气泡运动相关领域的成果,为下一步精细刻画气泡复杂运动开创了思路。 

【文章来源】：长江科学院院报. 2020,37(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

几何模型及网格示意图

表1 计算流体物理参数Table 1 Physical parameters of the calculated fluid 流体 密度ρ/(kg·m-3) 动力黏度μ/(Pa·s) 表面张力系数σ/(N·m-1) 水 998.2 0.001 0.072 8 气体 1.225 1.789 4×10-5 流体 重力加速度g/(m·s-2) 莫顿数Mo 水气体 9.81 2.544×10-112.3 模拟工况设置

表2 模拟参数设计Table 2 Design of simulation parameters 孔径d/mm 孔口气体流速Vg/(m·s-1) 孔径d/mm 孔口气体流速Vg/(m·s-1) 0.50 0.50,1.00,1.50,2.00 1.50 0.50,1.00,1.50,2.00 0.75 0.50,1.00,1.50,2.00 2.00 0.50,1.00,1.50,2.00 1.00 0.25,0.50,0.75,1.00,1.25,1.50,2.00图4对比了孔口流速vg=1.0 m/s时,孔口直径对气泡脱离时间和直径的影响。当孔径较小(d≤1.5 mm)时,随着孔径的增加,气泡脱离时间逐渐减少;当孔径较大(d>1.5 mm)时,气泡脱离时间趋于稳定值。孔径增加导致单位时间内气泡量的急剧增加,气泡脱离时间减少;但随着孔径的进一步增加,气泡分离时间不再减少,因为气泡脱离直径随孔径的增大而增大,使得气泡与水体接触面积增大,阻碍气泡脱离的阻力也增加。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3228665