静电场作用下超声空化泡动力学数值模拟
发布时间：2021-04-16 00:04
超声波作用于液体时产生的超声空化能够对植物细胞壁造成破坏,促使细胞内的物质加速流出,提高提取物的提取得率。而电场会对细胞膜产生不可逆的破坏,促进细胞内目标组分的流出,提高有效成分的提取得率。利用超声的破壁作用和静电场的破膜作用,超声-静电场耦合提取成为提取技术当中新兴的热点。为了进一步探明超声协同静电场提取技术的机理,运用数值模拟方法研究静电场对空化泡动力学行为的影响。首先建立超声空化泡动力学模型,对没有电场作用时超声空化泡的动力学行为特性进行研究;然后通过加入电场模块和电场控制方程构建静电场作用下超声空化泡动力学模型,通过数值模拟分析静电场对空化泡动力学行为的改变,进而分析超声-静电场协同作用的机理。本文研究内容分为两个部分:一是对超声空化泡动力学行为的数值模拟,基于流体动力学基本控制方程和VOF模型,在Fluent 14.5软件环境下加入超声作用建立超声空化泡动力学模型。数值模拟计算得到超声空化泡一个周期内气液交界面的变化情况的图像。根据数值模拟结果创新的建立了评价空化反应程度的标准,依据这一标准并结合空化泡气液交界面的情况对超声参数对空化反应的影响进行了研究。计算结果表明:（1）...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD求解的一般过程
华南理工大学硕士学位论文确认。完成空间离散化过程之后得到下列四种几何要素[20]：节点(node)：对于待求解未知物理量的几何位置；控制体积(control volume)：对于离散化控制方程或守恒定律的最小几何单位；界面(face)：规定了不同节点所对应的控制体积的分界面位置；网格线(grid line)：联结相邻两节点而形成的曲线簇。
模型与边界条件模型如图 3-1(a)所示，模型假设在边长为 L 的正方形区域中心存在一个球形空化泡。依据图 3-1（a）的几何模型，在 FLUENT 的前处理器 GA行相应的网格绘制，网格边长 L=0.4 mm，空泡初始半径 R=10μm。网格结 构 性 网 格 ， 最 大 网 格 尺 寸 为 2.572340×10-12m2， 最 小 网 格 尺×10-13m2，网格共计 324036 个。计算区域空泡附近的网格如图 3-1(b)所示luent14.5 软件环境下，将绘制好的网格导入，检查网格并修改网格的尺a)中的边界条件进行设定，具体边界条件的设定如下：BC、DA 为无滑 为压力出口边界条件，AB 为压力进口边界条件。将用 C 语言编写好的nt 提供的 UDF(User defined function)功能加载到压力进口边界条件上，的变化情况： P A sin 2 f t ，其中A 为超声声压幅值，f 为超声频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场作用下氮气泡行为的数值模拟和实验研究[J]. 杨侠,杨清,吴艳阳,张涛,万攀. 化工学报. 2013(11)
[2]被动式DMFC气泡行为的实验研究和数值模拟[J]. 张飞翔,齐亮,姚克俭. 化工进展. 2013(02)
[3]7050铝合金施加超声铸造的数值模拟[J]. 张立华,朱彪. 机械工程材料. 2013(01)
[4]水下冲击波聚焦作用下空化效应的实验研究[J]. 张振福,曾新吾,陈聃,王一博. 实验流体力学. 2012(05)
[5]水中气泡溃灭的理论与数值研究[J]. 张凌新,尹琴,邵雪明. 水动力学研究与进展A辑. 2012(01)
[6]基于CFD方法的超声空化发生特性数值分析[J]. 孙冰,张会臣. 润滑与密封. 2009(04)
[7]Fluent环境中近壁面微空泡溃灭的仿真计算[J]. 李疆,陈皓生. 摩擦学学报. 2008(04)
[8]电场作用下单气泡行为的数值模拟[J]. 彭耀,陈凤,宋耀祖,陈民. 清华大学学报(自然科学版). 2008(02)
[9]壁面处气泡在静止流场和高速水流中溃灭过程的计算仿真[J]. 罗经,李健,董光能. 摩擦学学报. 2007(06)
[10]电场对注入气泡和沸腾气泡影响的实验研究[J]. 陈凤,彭耀,宋耀祖,陈民. 工程热物理学报. 2007(04)
本文编号：3140346
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD求解的一般过程
华南理工大学硕士学位论文确认。完成空间离散化过程之后得到下列四种几何要素[20]：节点(node)：对于待求解未知物理量的几何位置；控制体积(control volume)：对于离散化控制方程或守恒定律的最小几何单位；界面(face)：规定了不同节点所对应的控制体积的分界面位置；网格线(grid line)：联结相邻两节点而形成的曲线簇。
模型与边界条件模型如图 3-1(a)所示，模型假设在边长为 L 的正方形区域中心存在一个球形空化泡。依据图 3-1（a）的几何模型，在 FLUENT 的前处理器 GA行相应的网格绘制，网格边长 L=0.4 mm，空泡初始半径 R=10μm。网格结 构 性 网 格 ， 最 大 网 格 尺 寸 为 2.572340×10-12m2， 最 小 网 格 尺×10-13m2，网格共计 324036 个。计算区域空泡附近的网格如图 3-1(b)所示luent14.5 软件环境下，将绘制好的网格导入，检查网格并修改网格的尺a)中的边界条件进行设定，具体边界条件的设定如下：BC、DA 为无滑 为压力出口边界条件，AB 为压力进口边界条件。将用 C 语言编写好的nt 提供的 UDF(User defined function)功能加载到压力进口边界条件上，的变化情况： P A sin 2 f t ，其中A 为超声声压幅值，f 为超声频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场作用下氮气泡行为的数值模拟和实验研究[J]. 杨侠,杨清,吴艳阳,张涛,万攀. 化工学报. 2013(11)
[2]被动式DMFC气泡行为的实验研究和数值模拟[J]. 张飞翔,齐亮,姚克俭. 化工进展. 2013(02)
[3]7050铝合金施加超声铸造的数值模拟[J]. 张立华,朱彪. 机械工程材料. 2013(01)
[4]水下冲击波聚焦作用下空化效应的实验研究[J]. 张振福,曾新吾,陈聃,王一博. 实验流体力学. 2012(05)
[5]水中气泡溃灭的理论与数值研究[J]. 张凌新,尹琴,邵雪明. 水动力学研究与进展A辑. 2012(01)
[6]基于CFD方法的超声空化发生特性数值分析[J]. 孙冰,张会臣. 润滑与密封. 2009(04)
[7]Fluent环境中近壁面微空泡溃灭的仿真计算[J]. 李疆,陈皓生. 摩擦学学报. 2008(04)
[8]电场作用下单气泡行为的数值模拟[J]. 彭耀,陈凤,宋耀祖,陈民. 清华大学学报(自然科学版). 2008(02)
[9]壁面处气泡在静止流场和高速水流中溃灭过程的计算仿真[J]. 罗经,李健,董光能. 摩擦学学报. 2007(06)
[10]电场对注入气泡和沸腾气泡影响的实验研究[J]. 陈凤,彭耀,宋耀祖,陈民. 工程热物理学报. 2007(04)
本文编号：3140346
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3140346.html
