静电场中液滴聚并过程的数值模拟及机理研究
[Abstract]:In recent years, with the development of electrohydrodynamics, it has been widely used in nanotechnology, biomedical technology, micromechanical system, extraction and microgravity research. There are complex phenomena of flow and heat and mass transfer in electrokinetic fluid dynamics. The study of the interfacial characteristics and internal flow is helpful to reveal the mass momentum and energy transfer process between dispersed droplets and continuous phases under the action of electric field. In this paper, the coalescence process of dispersed droplets in the continuous phase liquid is studied by using the leakage medium model, and the important factors affecting the coalescence process and efficiency of liquid droplets are revealed. It provides some basic research data for the application of electric dehydration or demulsification of crude oil under electrostatic field. In this paper, the electric field force is added to the dynamic equation by the source term with the UDF module of FLUENT, and the interface of the two phase fluid is traced by the VOF (Volume of Fluid) method. The transient pressure implicit operator division algorithm (Pressure Implicit with Splitting of Operators,) is used to simulate the coalescence process of droplets under the coupling of electric field and flow field. Firstly, the deformation and internal flow of dispersed droplets in another insoluble liquid under the action of electrostatic field are numerically studied. The influence of electric field intensity on the deformation rate of dispersed droplet is studied, the relationship between the direction of droplet deformation, the direction of internal flow and the physical parameters of liquid is analyzed, and the breakup mode of droplet and the relation between the breakage limit of droplet and Weber number are studied. The formation mechanism of dispersed droplet deformation and internal flow under the action of electric field is analyzed. Secondly, based on the deformation principle of the ordered droplets under the action of electric field, the coalescence process of two droplets is studied by means of numerical calculation. The effects of electric field strength, surface spacing of dispersed droplets, droplet particle size ratio and relative angle between dispersed droplets on droplet aggregation were discussed in detail. The force between two droplets is analyzed by theoretical method, and the main factors affecting the coalescence of droplets are discussed. Finally, the long and short axis and the length of liquid bridge in the process of droplet coalescence are taken as the characteristic parameters, and the process of droplet coalescence is analyzed and discussed in detail. By using the image method, several groups of droplets with different initial spacing were obtained to describe the coalescence behavior of droplets, such as the long and short axis of dispersed droplets, the shape of liquid bridge (curvature and length), and the influence of operating parameters on the characteristics of droplets.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O361.4
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,本文编号:2278707
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