镁熔液中氢气泡析出动力学模型

针对镁熔液中氢气泡的析出过程,分析氢气泡析出的动力学特性。考虑多种因素对氢气泡析出影响,对镁熔液中氢气泡上浮运动进行受力分析,利用牛顿第二定律得出氢气泡上浮运动过程中的瞬时加速度方程,并结合气体状态方程、传质边界层方程及流函数等相关性质,推导出镁熔液中氢气泡在析出过程中气泡速度、气泡半径、气泡上浮高度与时间变化关系的动力学模型。采用龙格库塔算法将模型方程在MATLAB中进行编程计算,得到气泡传质速率与时间及气泡半径与时间的关系曲线。研究结果表明:氢气泡形核后析出,随着上浮高度的增加,气泡速度与半径都随之变大,加速度先增大后减小;临近界面处,气泡趋于某一速度值析出并破裂。此模型为镁熔液中氢气泡的形成机理提供了一定的理论基础,对镁合金液态质量控制具有重要意义。