电场作用下分散相液滴行为规律研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：丞益缸日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

2、，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在jL年解密后适用本授权书。，硝乍暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：貅弘、≯，’，、P日期：塑f生墨岛兰日生窖．日期：且雌弘斗珥学位论文数据集中图分类号TE624．1学科分类号470．3030论文编号1001020140697密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位

3、名称北京化工大学作者姓名梁猛学号20l1200697获学位专业名称流体机械及工程获学位专业代码080704脉冲电场和离心机场耦合作用下的油水乳课题来源研究方向油水分离状液界面现象及动力学描述论文题目电场作用下分散相液滴行为规律研究关键词相场方法，液滴，匀强电场，交流电场，数值模拟论文答辩日期2014．5．30卑论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师王奎升教授北京化工大学化工机械评阅人1周俊波教授北京化工大学化工机械评阅人2颜廷俊教授北京化工大学石油机械答辩委员会主席周俊波教授北京化工大学

4、化工机械答辩委员1颜廷俊教授北京化工大学石油机械答辩委员2杨剑锋研究员北京化工大学安全技术及工程答辩委员3张东胜副教授北京化工大学安全技术及工程答辩委员4刘文斌副教授北京化工大学安全技术及工程注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它。二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要电场作用下的分散相液滴行为规律研究在油田生产过程中，原油破乳是一个极其重要的环节。在众多

5、破乳方法中，电破乳技术是通过外加电场促使原油乳状液中的小液滴聚结成为大液滴，从而实现沉降分离的方法。由于电破乳过程中的复杂性，相关研究大多只停留在宏观机理的研究层面上，长时间以来未能从微观角度系统的研究液滴行为规律。所以，本文基于Cahn．Hilliard方程的相场方法，通过流场和电场的耦合，建立了电场作用下的分散相液滴行为模型，从微观角度研究液滴变形、破裂和聚结行为。建立了匀强电场作用下的分散相液滴变形、破裂和聚结行为模型，从微观角度研究了液滴变形和聚结过程中电场强度、电荷密度、电场力和流场的分布规律，探讨了液滴变形、破裂

6、和聚结原理。研究了影响液滴变形和聚结的众多因素，模拟结果表明，在匀强电场作用下，增大电场强度、液滴直径和初始表面电荷密度，降低连续相粘度和界面张力可增大液滴变形度。与此同时，适当增大电场强度、液滴初速度、初始表面电荷密度、界面张力和液滴直径，减小连续相粘度和液滴相对初始间距，均可降低液滴聚结时间。建立了匀强电场作用下的带电液滴变形和聚结模型。研究表明，受初始表面电荷密度的作用，带电液滴除了发生变形外，还会出现明显的电泳现象。与匀强电场作用下，中性液滴间聚结过程中双液滴等速靠近北京化工大学硕士论文聚结的运动情况不同，中性液滴与

7、带电液滴聚结时，带电液滴运动速度明显大于中性液滴。并且初始表面电荷密度越大，带电液滴与中性液滴的速度差就越大，其运动不等速现象的特点越明显。分析了交流电场作用下的分散相液滴变形和聚结原理。与匀强电场作用下的液滴发生变形情况不同，受交流电场的作用，液滴发生周期性振荡变形，并且液滴振荡频率恰好是交流电场变化频率的2倍。同时研究了影响液滴周期性振荡变形的众多因素，模拟结果表明，在交流电场作用下，增大电场强度和液滴直径，降低电场频率、连续相粘度和界面张力，均可增大液滴变形度和变形振荡幅度。在交流电场作用下，电场频率对液滴聚结时间的影

8、响效果最重要。在其他影响因素不变的情况下，降低交流电场频率，液滴的变形度和变形振荡幅度明显增大，可增大液滴聚结速度，降低液滴聚结时间。本文从微观角度研究了电场作用下的分散相液滴行为规律，取得了一些初步研究成果，为电破乳技术的推广应用提供了理论依据。关键词：相场方法，液滴，匀强电场，交流电场