淡水和盐水中模拟气泡幕前向光散射特性

用理论计算和实验测量方法研究了模拟淡水和盐水中的气泡幕前向光散射特性。首先根据Mie散射理论,利用MATLAB编程计算了淡水和盐水中3种不同尺度分布的气泡群相散射函数,分析盐水相对淡水气泡群前向散射变化比例。然后根据实验测量数据,通过计算分析有无气泡幕光照度变化和散射光相对比例,提出差值分析可以探测液体中气泡。理论计算结果表明,对同一尺度分布的气泡群,盐水中气泡前向散射光比淡水中气泡散射光有所增加,最大达到14%,增幅随着散射角增加而减小。无气泡幕时测量盐水前向光散射比淡水光散射有所增加;有气泡幕时,在实验选择的不同压强条件下,同一种液体中,气泡幕前向平均相对散射增加约10%,然而压强相同时,盐水中气泡幕前向光散射平均照度比淡水增加约5%。     

静止钢液中影响钢包孔口处底吹气泡的因素

运用气泡形成的两阶段模型,分析在一定气体流量下,静止钢液中通过钢包孔口连续溢出气泡的形成过程。通过MATLAB编程计算得到气泡的脱离直径。对影响气泡脱离尺寸的气体流量、孔口直径和表面张力因素进行分析,并将气泡直径的理论计算值与数值模拟结果进行比较。从理论计算结果以及与数值模拟对比得出:随着气体流量的逐渐增大,气泡的脱离直径总体变化趋势为由缓慢增大到迅速增大;在较小的气体流量下,气泡脱离直径受孔口直径和表面张力影响显著,随着流量的增加其影响越来越小;孔口边缘的润湿性对气泡脱离尺寸的大小起决定性作用。     

烟火药水下燃烧高温残渣气泡的动力学模型

为研究烟火药水下燃烧高温残渣与水作用形成的气泡动力学特性,建立了传热、传质数学模型,推导了单个高温残渣气泡的生成模型,计算了生成气泡的半径以及半径的变化率与时间的关系。将计算结果与文献结果进行了比较;并分析了高温颗粒特性对气泡动力学的影响。结果表明,随着时间增加,高温残渣颗粒不断冷却,气泡半径不断增大;但增长速度不断变慢,计算结果与文献结果吻合较好。     

钻井环空中赫巴流体内气泡的上升速度

气泡在钻井环空中的运动规律是井筒多相流的一个研究重点,气泡上升速度则是其中的一个关键参数。井筒 内各流型内气泡/气体上升速度的准确性很大程度上影响了井筒多相流描述的精确性。为此,按照含气率对环空流型 进行了划分,对各流型气泡的运动行为进行了分析。系统地总结分析了单气泡在无限流域中的滑脱速度及气泡纵横 比的计算方法。利用赫巴流变模式对气泡周围表观黏度进行了修正,通过实例对比分析单气泡在赫巴流体内滑脱 速度几个计算公式,认为Rodrigue 公式相对于Harmathy 公式来说是极大的提高,能适应不同形状的气泡,可作为泡状 流流域气泡滑脱速度计算的首选公式。通过对单气泡滑脱速度进行含气率、尺寸和井斜修正,得出了环空中各流型的 气体滑脱速度计算方法,过渡流型的气泡滑脱速度则采用线性处理,并对环空气泡滑脱速度随含气率变化关系进行了 实例分析。最终通过漂移流模型给出了计算环空气泡上升速度的方法。     

不同边界附近气泡的三维数值模拟与实验值对比研究

基于势流理论,引入涡环模拟气泡的环状气泡阶段,运用边界元法求解流场中气泡的运动,且计及结构的弹塑性,将边界元法与有限元法耦合计算气泡与弹塑性结构之间的相互作用,并开发相应的三维计算程序．利用自主开发的程序分别模拟了自由场中、近自由面、近壁面以及近弹塑性结构附近气泡的三维动态特性,并与现有的实验数据进行对比分析,计算值与实验值之间误差在10％以内．通过研究不同边界附近气泡的动态特性,揭示不同边界条件对气泡复杂动态行为的影响,旨在为相关的气泡动力学研究提供参考．     

均匀电场作用下气泡变形的研究

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像仪拍摄了气泡在不同场强作用下的实验图像,并对气泡脱离壁面时的形态进行了定量分析.实验结果表明,电场作用下气泡沿场强方向伸长,随着场强的升高,气泡的脱离长径比增大,变形量增大.并对气泡界面所受的电应力进行了计算,计算结果显示,气泡变形是由于气泡受到电应力的作用,电应力在赤道方向压缩汽泡,在极轴方向拉伸气泡,使得气泡沿场强方向变细变长.     

基于高速摄影测量气泡体积的图像处理技术研究

为获得鼓泡过滤装置内尺寸较大且存在明显变形的气泡的体积,介绍了4种图像处理气泡体积的方法:等效直径法、椭球体积公式法、水平切片法和自适应切片法。分析每种方法的基本思想和使用条件,并利用这些方法计算出气泡的体积。同时,采用气泡收集法对气泡体积进行实验测量,将4种图像处理技术计算出的气泡体积与实验测量值进行对比,来评价各种方法的准确性。结果表明:等效直径法和椭球体积公式法因需要获取表述气泡整体几何特征的参数来计算气泡体积,因此当气泡变形严重时,特征参数会发生较大变化进而整体处理精度受影响较大;水平切片法对椭球形气泡具有高精度的处理结果,但当气泡对称轴发生偏转或气泡形状为碟形时,处理精度明显变差;自适应切片法能根据圆形度来识别气泡形状,同时,针对不同的气泡形状,以对称轴为参考来确定合适的切片方向,具有很强的适用性和较高的计算精度。     

同轴两个气泡融合特性的数值研究

为了进一步研究气泡融合特性以及开发高效的界面追踪程序,以PLIC界面重构技术为基础,采用不分裂算法计算了目标网格向周围26个网格的输运流量;采用统一的表达式计算输运流量,大大降低了程序编写的难度.将PLIC算法与气液两相流动控制方程相结合,数值计算了直径为0.8～14 mm的单个气泡的最终运动速度,模拟结果与文献中的实验结果吻合良好.研究了同轴两个气泡的融合过程,发现表面张力很大时,两个气泡近似独立运动,不发生融合;表面张力很小时,气泡容易发生破碎;气泡发生严重破碎时,尾部气泡会从顶部气泡的轴心穿过;液体黏度与表面张力对气泡融合时间的影响不是单调的.     

对声致发光单气泡半径计算

从Keller-Miksis方程出发,推导出声致发光气泡半径微分方程,通过数值计算,计算出不同驱动声压,不同驱动声压频率下的气泡半径,讨论了驱动声压,驱动声压频率与声致发光气泡半径的关系,得到理论计算结果与实验数据很好的吻合.     

基于相群平衡模型的舰船气泡尾流数值模拟

为了获得舰船气泡尾流中的气泡尺度分布规律,首先采用欧拉双流体模型（Euler Two Fluid Model）中的单一气泡模型对集装箱船模型KCS（KRISO Container Ship）进行了数值模拟.然后将气泡分组,进行基于相群平衡模型（Population Balance Model）的数值模拟.获得的气泡数密度和体积分率等气泡分布特征后,通过对索特平均直径的分析,探讨了初始平均气泡直径的选取和气泡尺寸分组等因素对气泡尾流的影响.结果表明：大气泡将聚集在船体表面;自由面则以小气泡为主.ETF模拟可以作为PBM计算的初值.当初始化的均一气泡直径取值越接近索特平均直径,PBM计算越容易收敛.     

Air entrapment in coatings by way of a tip-streaming meniscus

Entrapment of small air bubbles is a problem for continuous liquid-film coatings processes. The coating of any surface requires that the surrounding air in contact with it be displaced by an advancing liquid interface. Studies of dynamic wetting suggest that if the interface motion is too rapid, the air is not completely removed and it becomes entrained in the coating material. This process, which can lead to undesirable flaws in the form of bubbles, blemishes or voids, limits the speed at which the substrate can be moved in the production of uniform precision coatings. However, the entrapment process is not understood in detail. Here we report an experimental investigation of air entrapment in high-speed coating operations. Tip streaming--a phenomenon well known in emulsification technology, involving the ejection of a fine filament from the cusped interface between two immiscible fluids--is shown to be the precursor of air entrainment. We demonstrate that tip-streaming air filaments emanating from the contact zone of a dynamic liquid interface give rise to minute (approximately 10 microm) bubbles.     

利用红外对管进行无干扰气泡上升速度测量的实验研究

采用红外对管作为测量手段,对空气气泡在去离子水、质量分数为10%的氯化钠水溶液、质量分数为5%以及10%的酒精水溶液中的上升速度进行了实验研究.实验结果与Mendelson经验公式以及Harmathy经验公式的预测值相比,误差小于15%,与数码摄像法的实测值吻合良好.该法具有设备简单,操作方便,成本低廉,对流体物性无影响,不干扰气泡的上升过程等特点,特别适宜测试毛细管等微管内气泡(气弹)的上升速度,是研究毛细管传热及微通道气液两相流动力学的较好方法.     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和空泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得出了水泵叶轮流场中固体颗粒和空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法．     

加压溶气气浮气含率分布与气泡聚并规律研究

加压溶气气浮技术是污水除油中常用的高效工艺,气泡的大小和分布对除油效率的影响至关重要。基于相群平衡模型,对溶气气浮器内两相流动及气泡聚并进行数值模拟,并进行实验研究加以验证,建立了气浮器接触区模型,研究了气泡聚并及气含率分布规律,分析了释放头不同气液比和接触区高度对气含率分布和气泡聚并情况的影响。结果表明：接触区气含率随气液比增大而升高,随接触区高度的增加而降低,气泡在上浮过程中会发生聚并使得气泡变大,稳定性变差,同时加快上浮速度,会影响接触区的气含率分布。通过微观模拟发现大粒径微气泡在上浮过程中更容易发生聚并,小粒径微气泡则由于表面张力作用稳定性更强,不易发生变形和聚并。研究结果为溶气气浮气液比的选择和浮选过程气含率和气泡分布的研究提供参考。     

连铸结晶器内气泡运动行为及影响因素

为了研究连铸结晶内气泡的运动行为及影响因素,采用了改进的数学模型对气泡在钢液内的运动行为进行了模拟.数学模型考虑气泡的弹开、聚合以及破碎行为,分析了不同拉速和浸入深度对气泡分布范围、含气率以及气泡平均直径的影响.研究结果表明:初始直径较小的氩气泡在水口内的运动过程中会发生碰撞聚合,生成大气泡.相同拉速下,气泡的分布范围和含气率随着水口浸入深度的增加而增大,气泡平均直径随浸入深度的增大而减小.相同浸入深度下,气泡的分布范围和含气率随着拉速的增加而增大,气泡平均直径随拉速的增大而减小.拉速对气泡直径的影响大于浸入深度的影响.     

基于COMSOL的波纹管孔道压浆缺陷仿真分析

通过超声波信号检测波纹管孔道压浆密实度,运用COMSOL Multiphysics软件对有无空气泡缺陷及不同空气泡缺陷位置的4种模型进行了仿真．研究了4种模型对接收透射信号时域波形及频谱的影响及不同模型对接收信号能量的影响．结果表明,在无缺陷的钢绞线模型中,超声波能量主要集中在钢绞线的中后方;在有缺陷钢绞线模型中,超声波能量主要集中在空气泡缺陷的左方．换能器接收到的无缺陷模型信号的时频域幅值远大于有缺陷模型的幅值,不同位置处的空气泡缺陷模型接收的时频域信号幅值相差不大,该方法可以有效地判断出孔道中有无缺陷．     

搅拌条件对气泡微细化影响研究

采用水型实验和Image-Pro-Plus6.0专业图像处理系统,研究了搅拌转速、偏心度、气体流量和搅拌桨浸入深度对气泡微细化的影响规律.结果表明:增大搅拌桨浸入深度、加大偏心度和增加搅拌速度对气泡微细化有利;而在搅拌速度增加的同时,减小气体流量,也有利于气泡微细化.     

空分分子筛系统和空分塔进水故障的分析处理

因循环水药剂投加不当产生的泡沫,使出空冷塔的气体夹带泡沫进入分子筛吸附器,导致分子筛失效,空分装置被迫停车。文章介绍了故障经过和原因分析,并阐述了故障处理及故障预防措施。     

含油污水气浮旋流耦合分离方法的研究

为了提高含油污水旋流分离器的分离性能,应用了气浮理论．利用气液混合泵边吸水边吸气,在泵内含油污水和空气在一定的压力下均匀混合,产生大量的微细气泡,然后泵入旋流器内进行分离。研究了加入气泡对压力降和入口流量的关系、分流比和压力降的关系、含油浓度和分离效率的关系、气泡量和分离效率的关系的影响。发现在一定的充气量范围内(标况下体积比4％～5％),微细气泡的存在能够明显提高油水旋流分离器的分离效率(约20％)。     

后弯叶片对轴流泵空化性能的影响

针对空化现象对机械性能所产生的影响，用FLUENT软件对后弯叶片轴流泵内部流场进行三维数值计算。通过三个后弯叶片方案与直叶片方案的对比分析，可以看出，后弯叶片有效地改变了轴流泵内部气体的分布，叶片吸力面的完全空化面积明显减少，从而在一定程度上抑制了气泡对泵的破坏作用。