回转体微气泡减阻影响因素理论研究

为了研究影响回转体微气泡减阻率大小的因素,运用Fluent 6.3软件对某回转体微气泡减阻模型进行了数值计算,分析了喷气速度与来流速度的比值、喷气角度、气泡尺度及空隙率分布等因素对减阻率的影响程度和规律,初步揭示了微气泡减阻的机理,研究了饱和喷气量的形成原因.结果表明,微气泡可使回转体局部摩擦阻力减少80%,总阻力减少约30%;微气泡减阻率的高低主要由喷气速度与来流速度之比、近壁面处空隙率的大小及分布所决定,而与喷气角度以及一定范围内的气泡尺度关系不大;喷气流量增大,摩擦阻力下降,粘压阻力增加,当摩擦阻力减少量与粘压阻力增加量相当时,达到饱和气量.在喷气流量未达到饱和值时,总阻力随气流量的增大而减少.     

驻留式电解微气泡流动稳定性及减阻性能

针对航行体表面稳定高效水下减阻问题,提出自稳式电解微气泡阵列流动减阻性能试验研究。制备电极壁面微柱孔阵列表面试片经电解形成稳定微气泡阵列气膜,揭示电解电压、微柱孔尺寸、来流速度影响电解微气泡生长行为、驻留稳定性的作用机制,通过试验及数值方法研究微气泡阵列流动减阻性能,分析减阻机理。研究结果表明,电极壁面微柱孔可实现微气泡电解自适应启停控制;相同微柱孔直径时,电解电压增大则微气泡达到稳定直径用时越短,但微气泡阵列稳定时间及驻留率降低;相同电解电压下,250μm柱孔内微气泡达到稳定直径用时较少,且微气泡阵列稳定时间及驻留率更佳;气膜型驻留微气泡较突出型具备更强的驻留稳定性;250μm柱孔微气泡阵列气膜表面样片平均减阻率约为23%,微气泡阵列稳定时间及驻留率最大值分别为420s、95.46%（20V）;驻留微气泡形变及气/水两相界面力共同作用使得微气泡上侧产生大量上抛高速流动,抑制了流向涡下扫流动猝发,显著减小近壁区雷诺切应力;微气泡阵列近壁数值平均湍动能约为0.010 m2/s2小于纯平板（约为0.021 m2/s2）,微气泡阵列壁面数值平均剪切力约为30Pa小于纯平板（约为55Pa）,故可达到高效湍流减阻。     

驻留式微气泡阵列流动减阻机理数值研究

为了完善驻留式微气泡阵列减阻的机理理论,基于有限体积方法,采用大涡模拟（LES）方法对平板及驻留微气泡阵列近壁面复杂湍流流动开展数值模拟研究,采用本征正交分解法(POD)提取2种模型近壁区湍流拟序结构进行对比分析.结果表明：相较于平板,驻留微气泡阵列近壁面切应力变化更加平稳,减小了约13.7%;微气泡气/水界面的动态形变使边界层间歇性流动分离再附着,抑制低速流体上抛、高速流体下扫形成的“猝发”现象,湍流相干结构“猝发”频率减小5.6 Hz.利用POD方法,能够有效地提取近壁面复杂湍流拟序结构的主要分布特征,微气泡的存在加强了湍流近壁区内的小尺度结构,促进流场内湍流动能的均匀分布,抑制了拟序结构的发展,体现了驻留微气泡良好的减阻特性.     

高速艇气层减阻新技术

海军工程大学对高速艇气层减阻理论研究取得突破：采用气泡技术的高速艇，阻力减少25％，实艇时速可望突破100千米。     

舰船远场微气泡尾流的退偏特性

为研究船远场微气泡尾流对偏振光的消偏作用,采用偏振光传输的Monte Carlo模拟程序仿真了尾流气泡幕前向散射偏振度和穆勒矩阵元的二维分布模式,计算了入射光的偏振态、气泡幕的散射系数、气泡幕的厚度以及气泡平均粒径4个类型参量改变时尾流气泡幕前向散射的退偏特性.研究结果表明:尾流气泡幕前向散射偏振度随着入射光偏振态的变化存在不同的方位选择取向,相比于圆偏振光气泡幕对线偏振光有较强的退偏作用,尾流气泡幕退偏作用随着气泡幕厚度和散射系数的增加而增强,随着气泡幕平均粒径的增大偏振度的震荡增大并最终趋于平稳.     

平板微气泡减阻数值模拟及影响因素分析

为了进一步揭示微气泡减阻机理,并探讨其实用化进程的影响因素,采用混合物多相流模型对平板微气泡减阻(BDR)问题进行了二维数值模拟,讨论了重力及底部和顶部2种通气方式的影响,对微气泡减阻机理进行了分析。利用相群平衡模型(population balance model)三维数值模拟了平板底部通气和侧壁通气,对平板三维效应进行了研究。结果表明:重力对大气泡影响较大;对于顶部通气方式,重力使气泡停留在边界层,从而使减阻效果得到改善;减阻率与气层厚度之间存在一定的关系。侧壁通气的减阻效果不佳,三维效应也降低减阻效果。     

微细粒疏水矿物表面微泡强化浮选的作用机理

微泡在微细粒矿物浮选中,体现了较高的回收率和较好的选择性.相比较大气泡而言,微气泡对浮选的显著改善主要是由于气泡-颗粒之间碰撞频率和附着概率的增加.研究结果表明：矿物表面的微气泡,即已经附着在颗粒上的气泡,可增加浮选回收率;细辉钼矿颗粒(D₅₀=21.8μm)的微泡浮选试验表明,通过流体空化产生的表面微泡可以实现更高的回收率.辉钼矿可浮性的提高主要原因是：矿物表面微泡引起的颗粒团聚和颗粒与浮选气泡之间的诱导时间减少.Zeta电位分布的分析表明微泡在矿物颗粒表面空化.经光学显微镜观察,发现矿物颗粒是通过表面微泡形成团聚.通过动态力装置(Dynamic Force Apparatus, DFA)观测到了表面微泡和浮选气泡之间液膜的快速排液过程.本文拓展了微细粒浮选中表面微泡的理论深度,对实际生产具有一定的指导意义.     

气泡雾化油枪及其控制在石横电厂的应用

在石横电厂气泡雾化油枪系统改造基础上,介绍了气泡雾化喷嘴技术的原理,探讨了油层控制逻辑的修改,阐述了气泡雾化油枪改进后的基本控制原理。为气泡雾化油枪改进、控制及电厂经济运行提供参考。     

水下爆炸气泡脉动的数值计算

水下近场爆炸可分为装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动.尽管气泡脉动压力峰值较冲击波小,但是近场水下爆炸气泡能量的衰减较冲击波慢,所以其对结构的影响却是不可忽视的.在充分考虑了能量的消耗,加入了虚拟力以及气泡能对整个气泡脉动特征的影响后,改进了水下爆炸引起气泡的脉动规律和水中压力分布规律的基本方程.利用采用龙格-库塔数值方法计算出了气泡的脉动直径、周期、速度和水中压力.所得计算结果与已有的各实验数据吻合良好.因此说明该方法对气泡脉动的描述非常符合真实情况.通过分析得出在近场时冲击波和气泡脉动压力波对于结构的破坏都有重要作用.     

微气泡曝气中微气泡收缩特性研究

微气泡曝气是一种新的气泡曝气方式,气泡特性对微气泡曝气性能具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置,考察了微气泡曝气中气泡尺寸和微气泡收缩特性及其影响因素。结果表明,微气泡发生装置在清水中产生的微气泡平均直径为55．85μm,标准偏差为30．03μm;40～50μm直径范围内的微气泡所占的体积分率最大,表面活性剂SDS会降低微气泡的平均直径。微气泡具有加速收缩消失的行为特性,微气泡初始直径与收缩时间之间存在显著的正相关关系,静态条件下相同初始直径的微气泡收缩过程存在明显差异。表面活性剂SDS存在时,微气泡的收缩时间显著延长。微气泡的收缩时间与传质区域面积具有负相关关系,表明微环境影响微气泡收缩过程。     

模拟尾流气泡幕中的气泡率及声速

文中通过对尾流气泡幕模型的分析与计算,利用伯努利方程计算出实验室模拟的气泡幕的气泡率,针对级联气泡生成装置内部压强、注水深度等参数进行分析,结果表明:在实验范围内,较大压强差会产生较大的气泡率,气泡幕中的声速随气泡率的增大而变慢.     

基于多相溶气泵的微细气泡分布特性

为了研究气浮过程中微细气泡的粒径分布特性,在多相溶气泵气浮装置中,通过激光衍射技术对影响气泡粒径分布的因素如压力、矿化度、混凝剂、起泡剂和含油量等参数进行了研究.结果表明:改善气泡的产生条件可减小气泡粒径,增加气泡数量,提高气浮效率.气泡粒径随压力升高而逐渐减小;矿化度升高,气泡变小,当矿化度达到一定值后继续增大无明显作用;低于临界胶束浓度的聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PAC)可有效抑制气泡间的聚并,使气泡粒径减小,平均粒径可减小36%;起泡剂可稳定气泡,但对气泡粒径大小无显著影响;含油后水的表面张力减小,气泡粒径减小.     

层次信息可视化集成技术的应用

层次信息可视化有多种方法,双曲树方法能在有限的空间中显示结构庞大的层次信息,气泡树方法能清晰地显示用户关注的局部信息.在分析了双曲树和气泡树特点之后,提出将传统的目录树结构转换成双曲树结构和气泡树结构,经过视图变换和可视化控制,形成目录树与双曲树、气泡树集成的可视化技术,并将这种集成技术应用到多维、多层数据的城市区域规划系统中,发挥了目录树、双曲树的强大功能和气泡树的辅助作用,提供了便捷、生动的导航界面.     

微气泡及其在环境污染控制中的应用

微气泡直径小于50μm,具有区别于传统气泡的行为特性,在环境污染治理领域中表现出一些潜在的应用优势,日益受到关注。介绍了不同微气泡产生方法及其原理,比较了不同方法所产生微气泡的差异及其主要应用领域,分析了表面活性剂在微气泡产生过程中的重要作用。同时,讨论了微气泡在强化传质、界面性质等方面区别于传统气泡的行为特性,以及造成这些差异的原因。此外,综述了目前微气泡技术在强化臭氧传质及环境污染修复中的应用现状。最后,提出了目前微气泡技术存在的问题以及今后的主要研究和应用方向。     

气泡光学特性的研究

利用自行设计的实验系统在实验室对微孔陶瓷管产生的气泡及气泡幕的光散射特性进行了研究和分析，并对单个气泡的光散射特性进行了计算机模拟．实验结果表明，理论结果与实验结果基本相符．通过实验可得到气泡的尺度及速率等物理特性．从气泡幕光散射信号的Fourier变换可以看出，信号的频率主要集中在0～1000Hz范围内，在高频部分的微小波动由噪声引起，信号频率随时间没有明确的变化趋势，表明气泡幕光散射信号是随机信号。     

水中气泡的特性研究

概述了水中气泡的密度与从水面算起的深度、水面的风速之间的关系;给出了一般情况下的小气泡,中等气泡,大气泡的运动规律,并阐述了气泡的光散射特性以及一种计算光学特性的简单方法。文中详细阐述了利用光学方法来研究气泡所需淑及的问题,为气泡的光学特性研究指明了方向。     

在醒发和焙烤时面团中气泡的动力学变化

面团醒发时气泡的形成和分布对面包的体积和质构有很大的影响,图像分析软件用来调查醒发和焙烤过程中气泡形成和动力学的分布.在0～0.1 mm2和0.1～0.5 mm2范围内的气泡主要出现在醒发阶段前30 min.在醒发的最后10 min内,中等大小的气泡(0.5～2 mm2)和大的气泡(2～50 mm2)增加,气泡的聚积发生在醒发最后10 min内.     

在极不均匀电场下变压器油中气泡运动过程及回旋现象

长期运行的油浸式电力设备内部会有少量气泡存在于变压器油中,而设备内部复杂的电场环境会使油中气泡运动形态发生改变,这将会引起电场畸变并最终造成绝缘劣化。本文首先设计了气泡自动生成装置,通过该装置以模拟油中气泡产生,在此过程中利用高速相机对其运动轨迹进行捕捉;随后通过有限元仿真软件建立了气液两相流模型,已获取气泡周围电场分布;最终借助仿真模型从力学角度对气泡上升时所伴随发生的回旋现象开展相关讨论。在研究中利用图像处理软件对拍摄结果进行处理,分析了气泡尺寸以及电场强度对于气泡运动轨迹的影响,结果表明,气泡尺寸增大以及电场强度的增加均会改变气泡自身受力情况使运动偏移量增大;同时结合仿真计算分析可知极不均匀电场的存在使得气泡不同区域场强有所差异,对气泡表面区域进行划分并利用仿真结果对该区域受力进行计算,发现气泡不同区域受力方向各异,最终分析可知极不均匀场的存在导致表面受力不均是引发气泡位移、形变最终造成多气泡回旋的主要原因;且这一过程两电极间将会出现多气泡短暂聚集,这将使得电场畸变进一步加强,造成绝缘性能显著下降。通过本研究厘清了气泡位于极不均匀场下的运动特性,明确了气泡回旋产生原因及其对绝缘性能的影响。     

筛板塔中单孔鼓泡气泡团的研究

在 3 0 0mm× 2 0 0mm的有机玻璃矩形塔中 ,以空气 -水作为实验物系 ,在常温常压下 ,筛孔孔径d为 7mm～ 1 3mm ,孔动能因子F0 为 1 .1 5m·s- 1 ·kg12 ·m- 32 ～ 2 5m·s- 1 ·kg12 ·m- 32 的范围内 ,研究了筛板塔中单孔鼓泡气泡团以及气泡的行为 ,包括观察气体穿孔鼓泡进入液层时的行为 ,气泡团的直径 ,每个气泡团中气泡的个数和气泡的直径等。测得气泡团直径后 ,将其与孔动能因子F0 与孔径d作非线性拟合 ,得到了一关联式。随后又采用气泡、液滴、泡沫微机自动测量仪测定了气泡团的组成 ,包括测定了每个气泡团内的气泡直径、气泡个数和气含率等。     

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.