空化空泡发育和溃灭过程的数值分析

基于空化空泡发育和渍灭过程的热力学分析,综合考虑热传导和热辐射的影响,提出了一个新的用于数值分析空泡变化过程的数学模型--热传导-热辐射模型.结合Runge-Kutta-Fe-hlberg法,利用3个数值分析模型(等温模型、绝热模型和热传导-热辐射模型)求解了描述空泡发育和溃灭过程的Rayleigh-Plesset方程,并将数值计算结果与不同研究人员所得到的试验结果进行了比较.结果表明:热传导-热辐射模型可以以较高精度地数值模拟空化空泡的变化过程,其计算结果与试验结果吻合较好.     

空化水射流空泡溃灭过程的数值分析

空化空泡发育与溃灭的计算是研究空化水射流的一个重点和难点.对比分析了空泡运动方程即Rayleigh-Plesset方程的不同数值解法,并针对固定时间步长的缺点,提出了变步长法解Rayleigh-Plesset方程的思路.通过优化系数λ=Ri/Ri-1,得出如下分析结果:在空泡内外压力变化的不同情况下,变步长法均优于固定步长法且没有奇异点.变步长法在节约计算量,保证结果精度等方面都有较好表现,该方法为研究空化水射流提供新的思路和算法.     

液体粘性对空泡生存过程的影响

本文利用高速摄影技术(100,000幅/秒),在不同粘性液体中对电火花放电造成的空泡膨胀及压缩过程的观测表明:液体粘性对空泡历时、空泡半径,泡壁的速度及加速度等均有影响。并将其与理论计算结果进行了对比,得出了一些定性方面的成果。     

颗粒浓度对空泡阻力系数的影响

运用网格模型理论推导了低雷诺数、有颗粒浓度情况下空泡阻力系数的公式；由简单的相似原则和混合运动粘性系数概念，对单个空泡阻力系数进行修正，给出了大雷诺数范围内空泡阻力系数的公式。     

超空化航行体前部外径对空泡影响的研究

文章基于CFD技术和水洞试验,对超空化航行体通气装置外径尺寸对空化流场的影响进行了研究.数值计算结果表明:航行体的前部外径对航行体超空泡的生成和形态有重要影响,若Rw取值偏大将会使空化流场出现空化不连续现象,甚至改变超空泡的脱体边界.文中以数值计算结果为依据,建立了航行体超空泡可以正常生成的航行体前部外径最大临界值公式.同时设计了三个航行体头部模型在水洞实验室进行了实验研究,实验结果验证了所建立公式的正确性,文中结论为进一步研究人工通气超空化奠定了基础.     

通气量突变对通气超空泡形态影响的试验研究

为研究通气流量突变对超空泡形态的影响,在高速水洞实验室进行了系列通气超空泡生成、维持和通气流量突变对空泡形态的试验研究。结果表明:①生成超空泡的通气流量与维持相应空泡形态的通气流量相差很大,此次研究所用模型生成空泡所需最小通气量是维持空泡所需最小通气量的2.616倍左右。②超空泡生成后,通气流量的突变对空泡形态、泄气方式和稳定性均有重要影响。文章研究结论可为进一步研究超空化的工程应用提供参考。     

温度和光照对铜绿微囊藻生长的影响

铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）是常见的水华蓝藻,对湖泊和水库的环境造成恶劣影响.在室内研究了温度和光照度对铜绿微囊藻生长的影响,以期为水华的监测和分析提供数据支持.研究结果表明：铜绿微囊藻喜好高温,在水温30～35,℃时生长最佳,在水温30,℃时获得最大细胞密度;而水温低于20,℃时生长缓慢.铜绿微囊藻对光照度要求不高,较低光照度即可快速增长,光照度2,000～6,000,lx适宜铜绿微囊藻快速增殖,在4,000,lx时生长最快.     

有机溶剂对直接黄液体染料溶解度的影响

通过加入去离子水和单独使用乙二醇、丙三醇配制成液体染料,在室温下测试它们的吸光度和最大吸收波长,从而了解这两种有机溶剂单独使用时对染料溶解度的影响,并尝试把乙二醇、丙三醇和乙醇混合使用,找出一个使染料溶解度达到最大的配方.实验结果表明混合使用乙二醇、丙三醇和乙醇对提高染料溶解度的效果最好,配方：黄色染料1 g,去离子水30 mL,乙二醇6 mL,丙三醇3 mL,乙醇6 mL.     

温度和剪切力对U-PVC干混料塑化过程的影响

利用转矩流变仪及适当的实验方法对U—PVC干粉料在不同热—机械作用下的塑化行为进行研究,同时讨论了通过分析转矩流变曲线来表征U—PVC熔体流动性和塑化程度的方法．结果表明,提高剪切力和温度有助于促进U—PVC熔体的流动和塑化．     

空气压强对垂直入水空泡影响的数值研究

基于RANS方程,结合VOF多相流模型和动网格技术,对带150。锥角头型圆柱体以中等速度垂直 匀速入水空泡进行了数值计算．计算过程中对VOF多相流模型嵌入水和水蒸汽之间的质量输运源项,实现 了水、空气和水蒸汽三项相同时存在的自由液面入水问题数值计算．通过与匀速垂直入水理想空泡模型计算 结果的对比,验证了本文数值计算方法的有效性．对不同空气压强条件下入水空泡形态的数值计算结果分 析,得到了在本文所计算入水工况范围内垂直入水过程中自然空化对入水形态的影响;得到了空泡无量纲闭 合时间、空泡闭合瞬间最大无量纲直径、以及空泡闭合方式与空气压强和入水速度之间的关系等     

基于MATLAB的超声空化气泡动态仿真

推导出考虑了液体粘滞性、表面张力和辐射阻尼的单一空化气泡运动方程,在Matlab下仿真得到了单一空化气泡的动态曲线,为用数值方法进一步研究空化气泡的运动过程提供了参考。     

气穴中液压油温度随气泡膨胀变化规律

针对液压系统中气穴的产生及其发展过程常伴随着液压油温度变化的现象,研究了液压系统中气穴产生及其发展过程与液压油温度变化的关系。结合液压系统中气穴产生及其发展过程的特点,对气穴中气泡产生、发展过程中的热力学条件进行适当假设,应用热力学原理推导了气穴产生时气泡膨胀阶段气泡半径变化与液压油温度变化之间的关系式,改进了Rayleigh-Plesset方程。应用数值计算方法对气泡半径与液压油温度的关系进行了数值模拟研究,并通过试验进行了验证,得出气穴产生后,在气泡膨胀的整个过程中,多变指数k取1~1.24更符合实际规律。     

超声空化气泡运动的数值模拟

依据热力学和动力学分析,建立了声场作用下液体中一个气泡的运动模型．通过对运动方程的数值模拟,研究了液体中声压幅值、超声频率、空化核半径以及液体的密度、表面张力、动力粘度等因素对气泡运动的影响.     

Influence of bubble diameter and solids concentration on bubble stability: Development of a novel analytical approach

The properties and thickness of the bubbles in the froth control the flotation process. There is no work showing how to measure bubble film composition and thickness by a straightforward manner. In this work, a novel approach, a custom-designed bubble cell associated with layer interferometry（in the UV-vis region） and FT-IR spectroscopy was used to investigate the effect of solid particle type（hydrophilic vs hydrophobic）, concentration and bubble diameter on stability of a bubble blown in air. Stability was quantified by measuring bubble lifetime and hydrated film thickness. Kerosene with silicone oil as a foaming agent was used to evaluate the impact of bubble diameter（test series I）. Frother solutions（MIBC, Dowfroth 250, Hexanol and F-150） were used for the solid type concentration experiments（test series II）. In the first series of experiments, it was determined that as the diameter of a bubble increased from 10 to 25 mm, so did the hydrated film thickness from 350 to 1000 nm. In the second series, as the silica concentration increased（0 to 10%）, an increase in bubble lifetime and hydrated film thickness was resulted（130%-250%）. An impact of solid hydrophobicity was found but to a lesser degree than expected. It is possible that the small particle size（〈0.1 m） of silica was responsible for this behavior. The findings are used to interpret the effect of solids in flotation froth.     

聚丙烯发泡中单个气泡半径与温度的关系

气泡膨胀过程的研究对泡沫塑料的成型与定型具有重要的意义,影响气泡膨胀的因素有很多,只是在理想条件下考虑温度对气泡半径的影响,导出了在理想条件下气泡半径与温度的数学关系.     

A novel quantificational assessment method of frothers effect on bubble characteristics

A new visual method for quantitative measurement of frothers effect and flotation efficiency was presented. A self-designed electrolytic cell was chosen as the reaction environment with sodium chloride (NaCl) as the electrolyte. Constant current, supplied by a self-designed power supplier and fixed cathode and anode equipment, guaranteed the constant bubble volume per unit time. Even aperture of the cathode material guaranteed the original bubbles size to be uniform. Bubble generating equipment was connected with a microscopical camera. Statistic data collected by high speed charge-coupled device (CCD) and processed by software Sigmascan and Matlab could reflect bubble characteristics. The efficiency of dipropylene glycol monomethyl ether (DPM) and tripropylene glycol n-butyl ethel (TPnB) were measured at the same condition, and 2×10⁻⁴ mol/L and 5×10⁻² mol/L were found to be the inflexions of bubble size changes.     

近壁面电火花空泡运动特性的高速摄影研究

利用高速摄技术对电火花诱发的空化泡在发展过程中受壁面影响下的运动过程进行了实验观测。研究了空化泡在壁面附近的演变和空化泡受壁面作用下的溅射现象以及反弹现象。结果表明：在泡-壁无量纲距离γ < 3的条件下,空化泡在膨胀阶段并未向刚性壁面发生移动,当空化泡进入收缩阶段后开始向壁面运动;实验还表明随着γ的增大,空化泡向壁面运动的速度减小。通过较高的拍摄频率对近壁面空化泡发展后期运动过程进行了拍摄,实验表明当泡-壁距离γ（γ ≈ 1）较小时,空化泡受壁面影响出现了溅射流与反射流现象     

刚性壁附近球状泡溃灭时泡心运动轨迹分析

通过对忽略液体粘性等一些因素对空泡溃灭过程的影响,分析了空泡在收缩过程中,泡壁四周压强的变化,得出空泡在此不均匀压强的合力作用下向刚性边壁运动的轨迹方程。为确定空泡溃灭点,并由此确定空蚀对固壁的破坏作用作了探索性工作。     

Experimental study on upward bubble velocity and pierce length distributions in a water model of copper converter

The upward bubble velocity and the pierce length distributions in a sectional water model of the copper converter in Guixi Smelter in Jiangxi, China, were measured using a two-contact electro-resistivity probe. In the case of using a single tuyere, the bubble velocity distribution along longitudinal direction was similar to that derived from Guassian function. Beyond the center of the longitudinal range, the bubble pierce length exhibited a sudden increase. The upward bubble velocity at a specified location could go up to meters per second. Its probability at a fixed location obeys a lognormal function; the bubble pierce length there varies bellow a few centimeters. In the case of using multi-tuyeres, the upward bubble velocity was roughly uniform right above the tuyeres and showed a slow decrease beyond this region. The bubble pierce length within both of these two regions was roughly uniform. Its average value in the former region, however, was found to be somewhat lower than that in the later.     

声空化及其强化传热技术研究进展

对声空化及其产生的物理效应的研究工作作了较为全面的描述,对国内外利用声空化实现强化传热的研究工作动态与进展作了全面系统的论述与分析,并结合对声空化现象的理论与实验的研究成果,概括了以往研究的主要结论.目前,其研究工作主要以实验为主,并在实验的基础上揭示声空化强化传热的物理机制.由于声空化及其效应的复杂性,声空化强化传热物理机制的认识、数学模型及准则关联式的建立是进一步研究工作仍将面临的问题.