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際化工過程的基礎(chǔ)。本文實驗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。實驗結(jié)果表明，氣泡生成大致可以分為兩個階段，第一階段，主要受徑向擴(kuò)張控制，第二階段，縱向拉伸運動占明顯優(yōu)勢。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。 利用激光多普勒測速儀測定了氣泡上升過程中其周圍流體的流場分布。結(jié)果表明液相軸向和徑向時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)生了非均衡的湍動效應(yīng)，并且氣泡生成區(qū)域的液相擾動要比氣泡上升區(qū)域更劇烈一些。采用傅立葉分析和小波方法等時頻分析技術(shù)對液相中單點瞬時速度時間序列進(jìn)行研究，功率譜圖中的特征峰證明實驗氣速條件下的氣泡上

3、升運動存在著一定的周期性規(guī)律；功率譜低頻寬峰、局部間歇測度和小波能量分布都表明液相流場中存在著特定的渦流結(jié)構(gòu)。 針對非牛頓流體中的氣泡上升及連續(xù)聚并現(xiàn)象進(jìn)行了氣泡通過時間序列采樣，采用時頻分析技術(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)周期運動發(fā)展為混沌運動，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