交流电场中贴壁气泡的动力学行为

深入研究外加电场作用下气泡的动力学特性,有助于了解电场强化沸腾换热的机理。鉴于此,采用VOSET界面追踪技术并耦合电场力模型数值模拟研究了交流电场中贴壁气泡的动态变形过程,分析了电压变化频率、电场强度、液体介电常数的影响机理。研究结果表明,电场力作用于气液界面,且指向气泡内部,通过挤压作用促使气泡变形;电压周期性变化导致电场力随之改变,促使气泡沿竖直方向的变形具有周期性,且气泡变形周期与电压变化频率紧密相关。电压变化频率较小时,气泡形变能够跟随电压变化,随着电压变化频率逐渐增大,气泡形变的跟随性逐渐减弱。电场强度与液体介电常数是影响电场力的重要因素,随着电场强度与液体介电常数的增加,电场力的挤压作用明显增强,气泡变形程度明显增加,峰值高度也随之增加,但是气泡变形周期无明显变化。同时,随着液体介电常数增大,气液界面周围电势与电场线的扭曲程度明显增加,气泡内部电场线密度也随之降低。