静止液体中顶部浸没管口处气泡形成的数值预测

综合分析气泡的受力,基于动力学平衡建立了长大-脱离的两阶段气泡运动方程.对顶部浸没管口处形成气泡的尺寸进行直接数值预测.分析了气体流量、管口内外直径以及表面张力、液体粘度和液体密度对气泡尺寸的影响.并将计算结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好,变化趋势一致.研究表明:气泡尺寸随着气体流量以及管口的内径和外径的增加而增大.气体流量和管口内外径都是影响气泡尺寸的重要因素;在一定气体流量下,气泡的直径随着表面张力和液体粘度的增加而增大,而随着液体密度的增加而减少;随着气体流量的增加,液体粘度对气泡尺寸的影响增强,而液体密度以及表面张力对气泡尺寸的影响减弱.

顶部浸没式气体射流初始冲击行为特征的数值模拟

采用数值模拟方法对冲击水浴式洗涤净化过程中顶部浸没气体射流冲击液体的气液流动过程进行了研究。着重揭示了在气体射流冲击液体初始阶段的冲击行为过程,获得了最大冲击深度等表征冲击流动的参数及其变化规律。数值模拟得到了与实验相同的结论。数值研究发现:冲击凹坑的发展变化经历了凹坑形成、凹坑长大、凹坑膨胀停滞和凹坑上浮运动4个阶段;气体射流动量的大小是影响最大冲击深度的重要因素之一;在气体射流动量一定的情况下,最大冲击深度随着喷口尺寸的增加而减小;管口浸没深度对气体射流最大冲击深度的影响不大。

顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟

利用高速摄像机获得顶部浸没方式下管口处气泡膨胀脱离过程,对比分析了管径、气体流量和管口浸没深度对气泡脱离直径和膨胀脱离时间的影响规律;运用三维流体体积(VOF)模型,模拟研究了气泡膨胀脱离过程中气泡膨胀脱离时间、脱离直径和气泡形态的变化规律,分析了气液湍动能和流场速度的分布变化规律。经过对比,实验结果与模拟结果一致。研究结果发现,气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加;随液体密度的增加而减小;随气体流量增大而降低,但降低速率逐渐减小.气泡脱离直径随气体流量的增加而增加且存在气泡脱离形态变化点;随管口浸没深度和液体密度的增加呈现下降趋势。气泡长短轴比随液体密度增大而增大,而随膨胀脱离时间的增加呈现降低趋势.

洗涤冷却室液池内气液流动特性的模拟研究

为了更好地揭示水煤浆气化炉洗涤冷却室内合成气体穿越液池的多相流动特性,运用流体体积模型对顶部浸没气体射流过程进行了动态模拟,详尽分析了在不同气流速度和不同突扩比下的流场形态、演化过程以及该过程的流动特性,并将计算结果与试验结论进行了对比。研究结果表明:该过程是一个突扩的、存在逆压力梯度和负浮力的顶部浸没气体射流流动过程;气体的最大冲击深度与气体出口动量通量之间呈幂函数关系;随着突扩比的减少,合成气对液池内水的扰动加强,液滴和气泡增多,液面升高。计算结果与试验结果一致。

激冷式气化炉液池内射流冲坑特性数值模拟

对激冷式煤气化炉内顶部浸没式气体射流冲击液池的行为过程进行数值模拟,将模拟结果与可视化实验结果进行对比;获得气体射流冲击液池形成冲坑的演变过程;引入特征深度和特征半径两个特征参数表征冲坑特性.研究发现,在冲坑停滞阶段,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的提高呈现逐渐加速并最终趋于平缓的增长趋势;随着下降管出口静态淹没深度的降低,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的增长程度相对平缓,同时特征深度和特征半径减小.

气泡在静水中上升行为特性可视化实验研究

搭建可视化实验台,实验研究了气泡在顶部浸没管口处生成后在静水中的上升行为过程及其特性。获得了气泡尺寸、气泡等效直径、气泡宽高比、气泡上升速度以及相邻气泡质心间的垂直距离等气泡运动特征参数的变化规律。对比分析了管口管径和气体流量对气泡特性的影响,揭示了气泡上升过程中的运动轨迹。实验研究发现:相邻气泡质心间的垂直距离随着气体流量的增大呈现出减小的趋势;气体流量增大,气泡间发生破裂碰撞的机率随之增大,气泡在上升过程中的紊乱程度愈加明显;气泡在上升过程中呈现出直线型、折线型和S型三种运动轨迹;直线型轨迹下,气泡水平速度近似为0;折线型轨迹下,气泡速度随着气泡上升高度的增加呈现周期性变化规律;S型轨迹下,气泡水平速度变化幅度较小;随着时间的增加,气泡上升速度呈现出先增大再降低最后趋于平缓的规律;气泡等效直径随气体流量和管径的增大而增大;气泡宽高比随气泡上升高度呈现出增大趋势,气泡形状由最初的球状向扁平状转变,且以直线型轨迹下的气泡宽高比为最小。