非牛顿气液两相流广泛存在于工农业生产中,气泡和液相间的接触非常复杂,对相间的传递效率具有重要的影响。为了理解气泡在非牛顿流体中的运动特性,基于连续表面张力模型与Carreau本构模型,本文运用volume of fluid (VOF)法研究了单气泡...非牛顿气液两相流广泛存在于工农业生产中,气泡和液相间的接触非常复杂,对相间的传递效率具有重要的影响。为了理解气泡在非牛顿流体中的运动特性,基于连续表面张力模型与Carreau本构模型,本文运用volume of fluid (VOF)法研究了单气泡在剪切稀化流体内自由上浮的运动特性。研究发现:气泡的动力学特性与液相的特征时间λ密切相关,液相的剪切稀化程度越强(流变指数n越小)或表面张力越小(Eo数越大)时,特征时间λ对气泡变形和尾涡的影响越大。在给定的剪切稀化程度和表面张力下,λ越大,气泡终端速度越大,其尾涡强度和尺度也越大,导致气泡周围液相高剪切速率区和低表观黏度区的范围越宽。此外,当液相的表面张力较小时,在气泡尾部出现了黏度盲区;并且随着λ的增大,黏度盲区逐渐脱离气泡尾部并破碎;黏度盲区的出现减小了气泡周围液相低表观黏度区的面积,增大了气泡上浮过程的摩擦阻力,降低了气泡的终端速度。展开更多
文摘非牛顿气液两相流广泛存在于工农业生产中,气泡和液相间的接触非常复杂,对相间的传递效率具有重要的影响。为了理解气泡在非牛顿流体中的运动特性,基于连续表面张力模型与Carreau本构模型,本文运用volume of fluid (VOF)法研究了单气泡在剪切稀化流体内自由上浮的运动特性。研究发现:气泡的动力学特性与液相的特征时间λ密切相关,液相的剪切稀化程度越强(流变指数n越小)或表面张力越小(Eo数越大)时,特征时间λ对气泡变形和尾涡的影响越大。在给定的剪切稀化程度和表面张力下,λ越大,气泡终端速度越大,其尾涡强度和尺度也越大,导致气泡周围液相高剪切速率区和低表观黏度区的范围越宽。此外,当液相的表面张力较小时,在气泡尾部出现了黏度盲区;并且随着λ的增大,黏度盲区逐渐脱离气泡尾部并破碎;黏度盲区的出现减小了气泡周围液相低表观黏度区的面积,增大了气泡上浮过程的摩擦阻力,降低了气泡的终端速度。
