粘性液体中气泡流体力学特性的模拟研究

针对粘性液体中锐孔生成气泡过程进行分析研究，建立了求解气泡直径的理论模型，并用FLUENT6．1求解器对气泡生成过程进行了模拟．研究表明，在物性一定的情况下，孔速和锐孔直径是影响气泡生成的关键因素；在气速较低时，气泡直径的模拟值与计算值比较吻合．     

化学药剂在引气浮选中的作用

在引气浮选中，影响除油效率的因素主要是油粒直径、气泡直径和油粒表面的化学性质．加入表面活性剂、聚合物及无机物凝聚剂，可以降低气泡直径、增大油粒直径、降低油粒表面的电位，从而提高除油效率．     

射流搅拌发酵罐中循环液量气含率和气泡直径的研究

本文测定了射流搅拌发酵罐中自由射流气泡区的气含率、气泡直径和液体循环量。研究了混合器、喷嘴尺寸、气速、清液层高度、液体粘度、表面张力对自由射流气泡区的液体循环量、气含率、气泡直径的影响。由理论分析及实验数据获得了液体循环量、气含率、气泡直径的的关联式。模型关联式与实验值吻合良好。     

微泡浮选柱选煤技术

分析了微泡浮选柱的理论基础，气泡大小与浮选速率的关系，气泡大小对生产能力的影响．另外还介绍了实验室、半工业和工业生产规模微泡浮选柱的分选效果．很显然，减小气泡直径是改善超细粒物料回收率和取得最大处理能力的关键因素     

文丘里气泡发生器的气泡尺寸及分布

提出使用文丘里气泡发生器的微鼓泡反应器,以空气-水为模拟介质,高速相机为测量手段,考察操作条件和结构参数对文丘里气泡发生器气泡尺寸分布、气泡Sauter平均直径的影响.研究发现,文丘里气泡发生器的气泡Sauter平均直径随着气量的增大而增大,随着液量的增大而减小;当气孔位置位于喉管处时,气泡Sauter平均直径最小;当喉管液速为0.983~2.949m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加而减小;当喉管液速为3.932~4.915m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加先减小后略有增大,当开孔数大于6时,气孔数量对气泡Sauter平均直径的影响较小.通过对多组实验的回归分析,提出气泡Sauter平均直径与液相雷诺数、气相雷诺数的经验关联式,计算值与实际值吻合较好.     

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。     

鼓泡塔板上气泡运动行为的测定

本研究采用探针法测定了大型鼓泡塔板上的气泡行为，给出了含气率、气泡直径分布及上升速度随轴向高度的变化关系，分析了气液流率对气泡行为的影响。结果表明：气泡的平均直径呈x2分布；气泡的平均上升速度与气泡直径成1／2次方关系，且随气体流速的升降而增减。由于液体表面张力的作用，含气率沿轴向高度呈S型分布。     

等径气泡平行聚并行为对流场与传质过程的影响

气泡聚并过程对精馏、吸收、气液反应器等单元操作中气泡运动速度和形态有重要影响,对研究气液传质过程有着重要意义。利用Fluent软件对等径气泡平行聚并行为及传质过程进行了研究,分析气泡直径、气泡间距对气泡聚并行为和相间传质过程的影响。结果表明：气泡在涡流和压力差的作用下实现聚并,在聚并过程中新产生多个涡流,形体曳力不对称分布使气泡形状发生变化,压力分布重排,泡内压力值减小;聚并高度随气泡直径的增大先减小后增大,随液体黏度增大而增大。研究发现气泡间距决定了气泡聚并的可能性,得到了不同浓度甘油溶液中临界间距与气泡直径的关系。最后分析了聚并行为对传质过程的影响,直径为2和4 mm气泡聚并后CO₂溶解量分别减小了24.7%、21.7%。     

高密度浓相流化床内气泡行为的研究

利用高速动态分析系统研究了二维床中气泡的运动行为，通过对所拍摄图像的分析处理，得到了不同介质流化床内形成的气泡形状、气泡大小、上升速度、聚并及分裂的基本规律和特点，研究表明：气泡的运动行为与介质粒子的大小、粒度组成、密度、形状、表面特性有关；气泡的上升速度是气泡表现气速和当量直径的函数，但其K值并不是一个常数；气泡的湮灭、聚并与分裂是流态化不同阶段的流化床行为，又因不同的介质而互有差异，这一结果为深入研究和描述气固高密度浓相流化床中气泡运动的规律打下了基础。     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均（Sauter）直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积．考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析．得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

应用LevelSet方法模拟三维气泡与液滴的运动

将LevelSet方法与ICE数值格式相结合,建立了求解含有运动界面的不可压缩气液两相流动问题的三 维模型及数值解法。应用所建立的模型和算法三维模拟了4种典型气泡和液滴的运动过程,包括气泡从单个喷 嘴生成和上升的过程,两个大小不同的空气气泡在水中自由上升时的相互作用过程,水滴下落冲击水面的过程 和水滴与颗粒正向等温碰撞过程。模拟结果表明,所建立的模型与算法能准确方便地捕捉到三维气泡和液滴界 面的破碎与融合等拓扑结构的变化,说明LevelSet方法是一种行之有效且大有前途的处理气液运动界面问题 的方法。     

A stochastic model of bubble distribution in gas-solid fluidized beds

On the basis of the Langevin equation and the Fokker-Planck equation, a stochastic model of bubble distribution in a gas-solid fluidized bed was developed. A fluidized bed with a cross section of 0.3 m×0.02 m and a height of 0.8m was used to investigate the bubble distribution with the photographic method. Two distributors were used with orifice diameters of 3 and 6 mm and opening ratios of 6.4% and 6.8%, respectively. The particles were color glass beads with diameters of 0.3, 0.5 and 0.8 mm (Geldart group B particles). The model predictions are reasonable in accordance with the experiment data. The research results indicated that the distribution of bubble concentration was affected by the particle diameter, the fluidizing velocity, and the distributor style. The fluctuation extension of the distribution of bubble concentration narrowed as the particle diameter, fluidizing velocity and opening ratio of the distributor increased. For a given distributor and given particles the distribution was relatively steady along the bed height as the fluidizing velocity changed.     

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.     

Effect of air bubble size on cavitation erosion reduction

Over the past 60 years, the air concentration in water has been considered as a control index of cavitation erosion reduction and widely used in the designs of hydraulic structures. However, the mechanism of air entrainment against cavitation erosion has been paid good attention to. In the present work, the effect of air bubble size on cavitation erosion reduction was experimentally investigated. A device with micron-scale orifice diameters(10, 20 and 50 μm in size) was specially designed to introduce air bubbles into water. The experiments about the effect of air bubble size were conducted by means of a vibratory apparatus, including the behavior of formation and movement for single air bubble, the characteristics of cavitation erosion reduction at different air entrainment conditions. The findings demonstrate that high air concentration has significant effects on cavitation erosion reduction.But, a notable problem was that the size of air bubbles is of outstanding effect on cavitation erosion reduction. Small air bubbles support to alleviate cavitation erosion, even at same air concentration.     

移动床中颗粒运动的微观分析

通过实验和离散元模型考察了移动床中颗粒的运动，在微观尺度分析了粒径分布和移动床出口大
小对颗粒运动、床层结构等的影响.结果发现:颗粒的粒径分布对颗粒垂直速度分布有很大影响，不同粒
径的混合有利于颗粒的流动；对于同一粒径分布G2/5与DO呈线性关系，移动床出口直径对系统的出料速
率有很大影响；对不同粒径混合系统，移动床的空隙率和颗粒配位数分布曲线均只有一个峰，而对等粒
径系统的分布曲线均有两个峰；在移动床出口上方都存在拱形的应力链，出口两侧颗粒运动的死区内颗
粒间的应力很大，中心流动区域应力较小，在移动床的上部颗粒间的应力最小；移动床出口处颗粒与移
动床底部壁面的应力很大，随着床层深度的增加，颗粒与移动床侧壁面的应力增加，但当床层深度达到
一定值后颗粒与移动床侧壁面的应力不变；颗粒与底部壁面的应力要大于与侧壁面的应力.     

大容量空气雾化水煤浆喷嘴的实验研究

对空气雾化水煤浆(CWS)喷嘴进行实验研究.提出适合于空气雾化的大容量撞击式水煤浆喷嘴,在实验台上研究结构参数对流量和雾化特性的影响,结合流体力学及雾化理论对喷嘴结构和实验结果进行分析.实验表明,影响喷嘴流量特性（气浆压力和流量间的相互关系）的主要参数有Y型气孔尺寸、混合室直径、浆孔直径、雾化头出口孔尺寸等,其中浆孔直径的变化显著影响浆压;出口孔径、Y型气孔尺寸的影响大于T型气槽宽度和混合室直径的影响;通过多元参数回归得到喷嘴流量特性的半经验方程;索太尔平均粒径(SMD)测量结果显示,较大的Y型气孔能够强化雾化头的雾化作用,改善雾化性能.     

射流搅拌发酵罐自由射流气泡区的气泡直径和气含率研究

研究了气速、清液层高度、混合器尺寸和倾斜度等因素对射流搅拌发酵罐自由射流气泡区的气含率与气泡直径的影响。由理论分析与实验数据关联了气含率、气泡直径与气速、清液层高度、混合器尺寸和倾斜角度等之间的关系。关联式与实验数据吻合较好。     

基于静特性分析的环面节流静压圆盘止推气体轴承参数设计

用保角变换有限元方法研究环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数对其静特性的影响。结果表明,对承载力和流量影响较大的参数是供气孔直径d和供气孔数”,对静刚度值影响较大的参数是无量纲供气孔分布圆半径C、供气孔直径d和供气孔数n。依照优先考虑静刚度指标兼顾流量、承载力指标的设计原则,得出较佳的几何参数取值范围。     

基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计

环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝面,是静压气体球轴承的一种新结构形式。按照优先考虑静刚度指标以及兼顾流量、承载力指标的设计原则,采用保角变换有限元法研究闭式气体球轴承几何参数设计的基本过程,并详细讨论了球窝外包角、供气孔包角、供气孔数和供气孔直径对轴承静特性的影响。结果表明,对轴承承载力特性影响较大的参数是球窝外包角和供气孔数,对流量特性影响较大的参数是供气孔数和供气孔直径,对轴承静刚度特性影响较大的参数是球窝外包角、供气孔包角和供气孔直径。通过分析,给出了闭式气体球轴承几何参数的推荐取值范围。