非牛頓流體中的氣泡行為.pdf

1、非牛頓流體中的氣泡行為是諸多實(shí)際化工過程的基礎(chǔ)。本文實(shí)驗(yàn)研究了非牛頓羧甲基纖維素鈉（CMC）溶液中的單氣泡生成、上升以及連續(xù)氣泡的聚并現(xiàn)象，并進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析。 采用激光顯影成像技術(shù)結(jié)合CCD照相方法研究了液相中單噴嘴單氣泡的生成行為。與傳統(tǒng)照相技術(shù)相比，該法能夠獲得清晰的二維氣泡放大圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氣泡生成大致可以分為兩個(gè)階段，第一階段，主要受徑向擴(kuò)張控制，第二階段，縱向拉伸運(yùn)動(dòng)占明顯優(yōu)勢(shì)。此外，還研究了溶液流變性質(zhì)、

2、氣室體積和噴嘴直徑等因素對(duì)氣泡分離體積和氣速之間關(guān)系的影響。 利用激光多普勒測(cè)速儀測(cè)定了氣泡上升過程中其周圍流體的流場(chǎng)分布。結(jié)果表明液相軸向和徑向時(shí)均速度分別隨著軸向和徑向位置變化體現(xiàn)出特定的規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析得到，氣泡周圍液相軸向和徑向產(chǎn)生了非均衡的湍動(dòng)效應(yīng)，并且氣泡生成區(qū)域的液相擾動(dòng)要比氣泡上升區(qū)域更劇烈一些。采用傅立葉分析和小波方法等時(shí)頻分析技術(shù)對(duì)液相中單點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)間序列進(jìn)行研究，功率譜圖中的特征峰證明實(shí)驗(yàn)氣速條件下的氣泡上

3、升運(yùn)動(dòng)存在著一定的周期性規(guī)律；功率譜低頻寬峰、局部間歇測(cè)度和小波能量分布都表明液相流場(chǎng)中存在著特定的渦流結(jié)構(gòu)。 針對(duì)非牛頓流體中的氣泡上升及連續(xù)聚并現(xiàn)象進(jìn)行了氣泡通過時(shí)間序列采樣，采用時(shí)頻分析技術(shù)、混沌理論及分形理論展開討論。當(dāng)聚并現(xiàn)象發(fā)生后，功率譜分析表明氣泡由準(zhǔn)周期運(yùn)動(dòng)發(fā)展為混沌運(yùn)動(dòng)，各小波尺度能量隨著高度和氣速分布也體現(xiàn)出特定的規(guī)律。關(guān)聯(lián)維數(shù)的非整數(shù)特征和最大Lyapunov指數(shù)均大于0表明氣泡上升及聚并過程是確定性的混沌