【摘 要】
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屈服应力流体作为一种特殊的非牛顿流体,由于其复杂的流变性质,在工业领域具有广阔的应用前景。现在,对气泡运动行为的研究主要集中在剪切变稀流体,粘弹性流体等非牛顿流体中,而气泡在屈服应力流体中的运动特性研究则相对缺乏。屈服应力流体由于其自身固有的屈服应力性,使得牛顿流体与其它非牛顿流体模型很难适用于屈服应力流体。因此,本文主要通过H-B模型,探究了喷嘴内径d、稠度系数k、流动指数n、屈服应力τ0对屈服
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屈服应力流体作为一种特殊的非牛顿流体,由于其复杂的流变性质,在工业领域具有广阔的应用前景。现在,对气泡运动行为的研究主要集中在剪切变稀流体,粘弹性流体等非牛顿流体中,而气泡在屈服应力流体中的运动特性研究则相对缺乏。屈服应力流体由于其自身固有的屈服应力性,使得牛顿流体与其它非牛顿流体模型很难适用于屈服应力流体。因此,本文主要通过H-B模型,探究了喷嘴内径d、稠度系数k、流动指数n、屈服应力τ0对屈服应力流体中运动单气泡生成及上升过程的影响。主要研究内容如下:开展了屈服应力流体体系气泡生成规律研究。将流体体积法和水平集法相结合,采用CLSVOF耦合新方法对屈服应力流体单气泡生成过程进行了数值研究。与单一数值模拟方法相比,耦合界面追踪法既可以准确地追踪气液两相界面、又可以精确地计算相关参数。此外,探索了喷嘴内径和流变性质对气泡生成过程中的生成时间、分离体积和纵横比的影响,并通过实验加以验证。开展了屈服应力流体体系气泡运动特性研究。通过实验法探究了气泡在上升过程中的变化情况。考察了喷嘴内径和溶液浓度对气泡上升过程中的末端速度和纵横比的影响。并发现随着当量直径的增加,气泡由平稳上升变为翻滚上升。开展了屈服应力流体体系气泡上升特性研究。通过CLSVOF耦合新方法,探究了屈服应力流体流变性质对气泡上升过程末端速度和纵横比的影响。此外,针对屈服应力流体体系的气泡形变规律,建立了屈服应力流体体系气泡流型图,并根据韦伯数We和宾汉数Bn拟合了关于曳力系数CD和纵横比E的准则关联式。
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