应用激光成像系统研究非牛顿流体中的气泡生成

A self-developed laser image measurement system was established to study the behavior of bubble formation at a single orifice in non-Newtonian polyacrylamide （PAAm） solutions. Images of bubbles were captured by a CCD camera and volumes of bubbles were digitally analyzed online. The effects of rheological property of PAAm solution, orifice, reservoir, and gas flowrate on bubble formation were studied experimentally. It is found that the volume of bubble increases with the concentration of PAAm solution, the diameter of the orifice, and the gas flowrate, respectively, whereas little effect of reservoir is observed in experiments.     

拟塑性流体中伴有聚并的气泡上升混沌特征(英文)

The chaotic characteristics of bubbles rising with accompanying coalescences in pseudoplastic aqueous carboxymethylcellulose sodium (CMC) solution were studied by means of smoothed pseudo Wigner-Ville distribution and Wigner-Hough distribution. The temporal signal of bubble passage was measured utilizing a photoconductive data acquisition system. As bubble coalescence occurred, the smoothed pseudo Wigner-Ville distribution of the signal revealed that the signal could be divided into low-frequency and high-frequency ranges and the transition range according to the distribution feature of frequency domain, which reflected eddy motion of fluid, high frequency fluctuations of fluid velocity and other random components measured in the signal, and bubbles rising accompanied with coalescences, respectively. However, bubble coalescence occurred in the lower position and the frequency range of bubbles motion became wide under higher gas flowrate, while the frequency range of bubbles motion became narrow when the CMC concentration increased. The typical dynamics of bubbles motion, such as periodicity, bifurcation and chaos, could be easily found in terms of the Wigner-Hough distribution.     

液态有机物储氢技术发展历程与问题分析

储氢技术作为氢能发展的重要环节之一,发展备受瞩目。液态有机物储氢(LOHC)技术因具有化学性质稳定、便于运输、安全性高而成为各国学者研究的热点。从LOHC技术的储氢介质、催化剂和工业应用3个方面,介绍该技术的发展历程,并分析存在的问题。储氢介质的发展经历了从早期的全碳骨架芳香族化合物、氮杂环化合物,到最新研究发现的小分子直链含氮有机物。加、脱氢反应中的催化剂早期以贵金属作为主要催化活性中心,后期则开发了以廉金属或廉-贵双金属作为主要催化活性中心,以降低成本。工业应用方面,LOHC技术则需考虑脱氢反应模式和能源效率问题,以取得更高的经济效益。通过综述LOHC技术的现状及发展中存在的问题,提出改进方向,以期推动该技术进一步发展和工业化应用进程,加速氢能的产业化应用。     

幂律流体中平行上升双气泡间相互作用研究

采用流体体积(VOF)法对非牛顿幂律流体中平行上升双气泡间相互作用进行了模拟研究.结果表明:剪切变稀效应及气泡周围流场结构对气泡间相互作用的贡献分别随着气泡间距增大而减小,气泡间相互作用主要受气泡间流体涡旋结构控制.当初始间距很小时,气泡平行聚并发生;随着初始间距增大,双气泡行为转变为相互影响的平行上升;当初始间距增大...     

对称分支并行微通道中气液两相流的均匀性规律

采用高速摄像系统研究了对称分支形并行微通道内气液两相流及弹状气泡均匀性规律。实验中分别采用含0.3% SDS的甘油-水溶液与氮气作为液相和气相。观察到弹状流和泡状流两种流型,作出了由两相操作条件构成的流型图及流型转变线。结果表明,气泡非均匀性主要由两微通道内流体之间的相互作用、下游通道中流体动力学的反馈作用以及通道制造误差造成。随液相黏度增大,气泡均匀性变好;在高液相流量以及低气相压力下操作,气泡尺寸分布更易达到均匀。基于压力降守恒原理和微通道内气液两相流阻力模型,构建了两通道中气泡尺寸的预测模型。     

聚焦十字型微通道内高黏流体中气泡生成动力学

利用高速摄像仪观察了聚焦十字型微通道内高黏度(630 m Pa·s)的甘油-水溶液中氮气气泡的生成过程。研究了气泡生成过程以及气泡体积和最小颈部半径的变化规律。结果表明,高黏流体内气泡生成过程可分为回缩、膨胀、挤压和最终破裂4个阶段。气泡体积在膨胀和挤压阶段均随时间线性增长,但挤压阶段的斜率大于膨胀阶段的斜率。气泡最小颈部半径随时间变化分为两个不同的阶段:在挤压阶段,颈部半径随剩余时间呈幂率关系;而在最终破裂阶段,颈部半径随时间呈线性关系。     

拟塑性非牛顿流体中在线气泡聚并规律

以拟塑性羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液作为非牛顿流体,对在线上升气泡的聚并规律进行了研究。利用光电信号采集系统测定了不同高度的气泡聚并分布规律,分析了气体速度及流体性质等因素对聚并规律的影响。结果表明,在测量高度和实验气速范围内,随着高度升高,在高气速下,气泡聚并率减小,在低气速下,则先增大后减小。2种情况下,达到一定高度后均趋于恒定;在一定高度下,达到一定气速后,气泡聚并率变化较小;中低气速下,聚并率随CMC质量分数增大而减小,而在高气速下,CMC质量分数变化对聚并率影响较小。     

微通道内流体压力降研究进展

从微通道构型出发,总结了恒定截面通道、变径通道、复杂通道内流体压降研究的最新进展,介绍了哈根?泊肃叶定律用于恒定截面通道的研究进展,提出了变径通道的截面变化对压降的影响,总结了复杂构型微通道内流体压降研究的难点,讨论了粘度、滑移、特征尺寸及其测量方式对压降的影响,为构建压降预测模型提供了思路. 对该领域今后主要的研究方向进行了展望.     

反应堆非能动氢气复合器严重事故下消氢性能研究

非能动氢气复合器（PAR）是核电厂主要的消氢措施。在严重事故下,某些裂变反应产生的特殊杂质(如I₂、CsI、CO等)可能对催化剂产生有害的影响,为保证PAR消氢性能的可靠性,中毒机理研究十分必要。本文根据相关试验研究结果,从铂、钯金属原子分布结构、催化反应性面积两个方面对催化剂中毒效应进行机理分析,研究得出催化剂中金属原子的分布结构、进入PAR的实际毒物浓度等均是影响催化剂中毒效应的关键因素。     

激光成像技术在气泡生成行为研究中的应用

针对液相中单喷嘴的气泡生成过程,采用激光成像技术结合电荷耦合器件(Charge Coupling Device, CCD)摄像机照相方法研究了甘油水溶液中的气泡生成行为,结果表明该法能够获得清晰的二维气泡放大图像. 考察了溶液浓度、气室体积、喷嘴直径和气体流量对气泡分离体积的影响,发现气泡分离体积分别随着溶液浓度和气室体积的增大而增大;在所研究的喷嘴直径(1, 1.5和2 mm)范围内,气泡分离体积随着喷嘴直径的增大而减小;气体流量对气泡分离体积的影响与喷嘴直径有关,当喷嘴直径为1和1.5 mm时,气泡分离体积随着气体流量的升高而增大,但当喷嘴直径为2 mm时,气泡分离体积随着气体流量的升高先减小后增大.