气泡在静水与横流中的几何特征与动力学特性研究
发布时间：2021-05-18 10:00
为深入研究气泡在液体环境中的几何特征和动力学特性,本研究自静水环境中单气泡的运动特性的研究入手,进而对横流中气泡的初生形态、运动轨迹、尺寸分布及对应的载流特性进行探索。分别针对静水环境和横流环境搭建了两套可视化实验平台,对气泡进行了定量观测与分析。在静水环境中,采用高速摄像系统对6种不同内径通气管产生的气泡进行了追踪,并借助MATLAB程序提取气泡信息。对完整的气泡运动过程及不同工况下的气泡动态特征进行了对比分析;基于对大量气泡数据的统计分析,结合已有的经验公式,将纵横比与无量纲数Eo、We和Ta相关联,重点讨论了浮力、表面张力和惯性力的影响。在横流环境中,以循环水洞为气泡实验平台,在水流速度0.214.04 m/s,通气流量2002000 m L/h范围内,采用高速摄像系统对气泡图像进行采集,利用PIV测速系统获取载流的流动结构信息,并借助相应的算法和专门开发的软件分析了液流对气泡的作用。主要研究结论如下:（1）在静水中,气泡在脱离通气管管口后的上升轨迹由最初的直线形转变为最终的曲线形,直线段轨迹的长度与气泡尺寸相关;气泡在稳定上升阶段的轨...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 气液两相流中气泡探测与识别的研究现状
1.2.2 静水环境中气泡的研究现状
1.2.3 横流环境中气泡的研究现状
1.3 本研究的主要内容与方法
第二章 静水中通气实验装置及测试方法
2.1 实验装置与方法
2.2 高速摄像测试系统
2.3 图像处理方法
2.4 本章小结
第三章 静水环境中气泡运动特性的研究
3.1 静水中气泡初生形态
3.2 气泡上升运动过程及形态特性
3.2.1 区域A内气泡上升运动轨迹及速度
3.2.2 区域B内气泡上升运动轨迹及速度
3.2.3 通气流量与气泡大小的关系
3.2.4 静水中气泡终速度与当量直径
3.2.5 静水中气泡的纵横比
3.3 本章小结
第四章 横流中通气实验装置及测试方法
4.1 水洞和通气装置
4.1.1 水洞实验系统
4.1.2 通气系统
4.2 光学测量方法
4.2.1 高速摄像系统
4.2.2 PIV测速系统
4.3 实验过程
4.4 本章小结
第五章 横流中气泡动力学特性的研究
5.1 横流中气泡初生形态
5.1.1 形态类别与分析
5.1.2 气泡形态对应的尺寸分布
5.1.3 气泡初生形态的演化过程
5.2 低水流速度工况
5.2.1 气泡轨迹
5.2.2 气泡速度
5.2.3 横流中气泡终速度与当量直径
5.2.4 横流中气泡纵横比与动力学分析
5.3 高水流速度工况
5.3.1 气泡运动轨迹
5.3.2 气泡尺寸分布
5.3.3 含气率
5.4 流场结构分析
5.4.1 速度场与气泡的关联
5.4.2 涡量分布与气泡的关联
5.4.3 时均速度场分布
5.4.4 时均涡量场分布
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的相关科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力机械空化水动力学的几个基础问题研究[J]. 季斌,白晓蕊,祝叶,程怀玉,彭晓星,龙新平. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(05)
[2]基于数学形态学的气泡水平尺自动检测系统研究[J]. 喻婷,朱善安. 机电工程. 2017(03)
[3]淹没水射流流场的DES模拟与实验研究[J]. 张伟,康灿,潘宸,朱洋. 工程热物理学报. 2017(03)
[4]Re=3900圆柱绕流的三维大涡模拟[J]. 战庆亮,周志勇,葛耀君. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[5]基于双针光纤探头改进的破碎波卷入气泡尺寸测量方法研究[J]. 刘凤,刘志华,郑君杰,王洪涛,毛磊,李军. 水动力学研究与进展A辑. 2013(03)
[6]湍流边界层流动结构研究用低Re数水洞试验台的设计及测试[J]. 陈超,宫武旗,刘禛,刘丛丛. 工程热物理学报. 2010(01)
[7]黏性流体中单气泡的运动特性[J]. 郭容,蔡子琦,高正明. 高校化学工程学报. 2009(06)
[8]鼓泡塔中气泡尺寸分布和局部气含率研究[J]. 林松,李良超,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳. 化学工程. 2008(02)
[9]数字图像中边缘检测算法综合研究[J]. 任毅斌,王子嫣,于吉红,杜茂华. 计算机与信息技术. 2007(08)
[10]基于局部区域阈值的玻璃气泡的检测[J]. 周雪芹,刘晓红. 微计算机信息. 2007(24)
博士论文
[1]牛顿流体中气泡动力学行为的实验研究[D]. 蔡子琦.北京化工大学 2011
[2]矿物浮选气泡速度和尺寸分布特征提取方法与应用[D]. 许灿辉.中南大学 2011
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]起泡剂作用下单气泡运动特性实验研究[D]. 贾彦.中国矿业大学 2016
[2]海底冷泉渗漏气泡流速的超声多普勒测量实验研究[D]. 刘润华.广东工业大学 2015
[3]底吹气泡在液体中的行为研究[D]. 周航.东北大学 2013
本文编号：3193595
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 气液两相流中气泡探测与识别的研究现状
1.2.2 静水环境中气泡的研究现状
1.2.3 横流环境中气泡的研究现状
1.3 本研究的主要内容与方法
第二章 静水中通气实验装置及测试方法
2.1 实验装置与方法
2.2 高速摄像测试系统
2.3 图像处理方法
2.4 本章小结
第三章 静水环境中气泡运动特性的研究
3.1 静水中气泡初生形态
3.2 气泡上升运动过程及形态特性
3.2.1 区域A内气泡上升运动轨迹及速度
3.2.2 区域B内气泡上升运动轨迹及速度
3.2.3 通气流量与气泡大小的关系
3.2.4 静水中气泡终速度与当量直径
3.2.5 静水中气泡的纵横比
3.3 本章小结
第四章 横流中通气实验装置及测试方法
4.1 水洞和通气装置
4.1.1 水洞实验系统
4.1.2 通气系统
4.2 光学测量方法
4.2.1 高速摄像系统
4.2.2 PIV测速系统
4.3 实验过程
4.4 本章小结
第五章 横流中气泡动力学特性的研究
5.1 横流中气泡初生形态
5.1.1 形态类别与分析
5.1.2 气泡形态对应的尺寸分布
5.1.3 气泡初生形态的演化过程
5.2 低水流速度工况
5.2.1 气泡轨迹
5.2.2 气泡速度
5.2.3 横流中气泡终速度与当量直径
5.2.4 横流中气泡纵横比与动力学分析
5.3 高水流速度工况
5.3.1 气泡运动轨迹
5.3.2 气泡尺寸分布
5.3.3 含气率
5.4 流场结构分析
5.4.1 速度场与气泡的关联
5.4.2 涡量分布与气泡的关联
5.4.3 时均速度场分布
5.4.4 时均涡量场分布
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的相关科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力机械空化水动力学的几个基础问题研究[J]. 季斌,白晓蕊,祝叶,程怀玉,彭晓星,龙新平. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(05)
[2]基于数学形态学的气泡水平尺自动检测系统研究[J]. 喻婷,朱善安. 机电工程. 2017(03)
[3]淹没水射流流场的DES模拟与实验研究[J]. 张伟,康灿,潘宸,朱洋. 工程热物理学报. 2017(03)
[4]Re=3900圆柱绕流的三维大涡模拟[J]. 战庆亮,周志勇,葛耀君. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[5]基于双针光纤探头改进的破碎波卷入气泡尺寸测量方法研究[J]. 刘凤,刘志华,郑君杰,王洪涛,毛磊,李军. 水动力学研究与进展A辑. 2013(03)
[6]湍流边界层流动结构研究用低Re数水洞试验台的设计及测试[J]. 陈超,宫武旗,刘禛,刘丛丛. 工程热物理学报. 2010(01)
[7]黏性流体中单气泡的运动特性[J]. 郭容,蔡子琦,高正明. 高校化学工程学报. 2009(06)
[8]鼓泡塔中气泡尺寸分布和局部气含率研究[J]. 林松,李良超,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳. 化学工程. 2008(02)
[9]数字图像中边缘检测算法综合研究[J]. 任毅斌,王子嫣,于吉红,杜茂华. 计算机与信息技术. 2007(08)
[10]基于局部区域阈值的玻璃气泡的检测[J]. 周雪芹,刘晓红. 微计算机信息. 2007(24)
博士论文
[1]牛顿流体中气泡动力学行为的实验研究[D]. 蔡子琦.北京化工大学 2011
[2]矿物浮选气泡速度和尺寸分布特征提取方法与应用[D]. 许灿辉.中南大学 2011
[3]气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学 2004
硕士论文
[1]起泡剂作用下单气泡运动特性实验研究[D]. 贾彦.中国矿业大学 2016
[2]海底冷泉渗漏气泡流速的超声多普勒测量实验研究[D]. 刘润华.广东工业大学 2015
[3]底吹气泡在液体中的行为研究[D]. 周航.东北大学 2013
本文编号：3193595
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3193595.html
