界面活性剂减阻溶液在自由面旋转流中的流动特性研究

利用粒子成像测速仪系统对开口圆柱容器内由旋转底盘带动的低浓度十六烷基三甲基氯化铵界面活性剂溶液的旋转流动进行了实验研究．界面活性剂溶液的质量分数范围为5×10^-5～1×10^-3，雷诺数为4．3×10^4．实验得到了旋转流体自由面中心下陷深度与界面活性剂溶液质量分数和减阻之间的对应关系，为小黏弹性低浓度界面活性剂溶液的减阻特性判别提供了一种方法，同时也得到了界面活性剂溶液小黏弹性对自由面旋转流动涡结构的影响规律．实验发现对于水的自由面旋转流而言，其中央轴对称平面内的流动形态与低雷诺数情况有很大的不同，由离心力引起的惯性驱动涡被由涡分裂引起的反方向旋转涡推挤到自由面与容器壁面之间的角落内；对于质量分数为1×10^-3的界面活性剂溶液而言，其中央轴对称平面内弹性驱动涡占主导地位，惯性驱动涡被挤压在容器底部与容器壁面之间的角落内。

粘弹性流体旋转流实验研究

利用粒子图像测速仪(PIV)对圆筒形容器内有自由表面变形的粘弹性流体旋转流动进行了实验研究.旋转流动由等速旋转的容器底面来驱动.实验工质为CTAC(十六烷基三甲基氯化铵界面活性剂)水溶液.测量了水、40×10-6、60×10-6和200×10-6CTAC水溶液在弗鲁德数为2.59至16.3范围内的旋转流动.PIV用来测量子午面内的二次流场,并从PIV图像中抽取自由面高度.结果表明在相似的弗鲁德数下,相比于水流CTAC水溶液旋转流动自由表面中心处的凹陷深度降低,随着溶液浓度或粘弹性升高,子午面内右上角的惯性涡被压缩且强度变得越来越弱.通过与水流动比较并做力平衡分析,定量估算了CTAC水溶液的第一正应力差或弱粘弹性.