探析非牛顿流体中气泡生成的研究

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1、⑨天洋大薯硕士学位论文一-0-●■●0●爿置}■■疆■■¨0■■■_学科专业：业主王理作者姓名：堇窒五指导教师：旦童盘塑撞壬洼女学研窑牛院2006年1月摘要非牛顿流体中的气泡行为在诸如废水处理、石油加工、发酵、聚合物脱挥、有机合成、沸腾、塑料泡沫加工以及环境保护等过程中都发挥重要作用。聚丙烯酰胺(PAM)在工业过程及生物医学材料中广泛应用，其基本性质己被充分认识，因此，本文采用聚丙烯酰胺水溶液做为非牛顿流体，研究气泡在非牛顿流体中的生成行为。密度，表面张力和流变性质是非牛顿流体的基本性质，本文采用比重瓶、表面张力仪和流变仪分别测定了293．15K温度下质量浓度依次为

2、O．25％、O．50％和O．75％PAM水溶液的密度、表面张力和流变性质，并对数据进行了关联，拟合了方程参数。建立了一套用于研究气泡生成的激光测试系统，采用CCD摄像仪及计算机图像采集与处理系统，测定了气泡在PAM水溶液中的生成行为，并考察了流体流变性质、喷嘴直径、气室体积和气体流率对气泡分离体积的影响。以流体力学中连续性方程和运动方程为基础，结合非牛顿流体的流变方程，提出一个常流率条件下气泡生成的模型，包括气泡界面在径向的扩张方程和垂直方向上的力平衡方程。利用该模型分别计算了在不同喷嘴直径和气室体积下气泡在不同浓度的PAM水溶液中生成过程的气泡尺寸和分离体积。讨论

3、了流体流变性质、喷嘴直径、气室体积和气体流率对气泡生成的影响。结果表明，流变性质、喷嘴直径、和气体流率对气泡生成具有明显的影响，而气室体积的影响较小．．本文模型的模拟结果和实验值吻合良好。关键词：非牛顿流体，激光，气泡生成，流变，模型，喷嘴ABSTRACTThebubblebehaviorinnon-Newtonianfluidplaysakeyroleinsuchdiversefields∞wastewatertreatment，petroleumprocessing，fermentation，polymerdevolatilization，compositesp

4、rocessing，boiling；plasticfoamprocessingandenvironmentremediation．Polyacrylamide(PAM)iswidelyappliedinindustrialprocessesandbiomedicinematerial；itsfoundationalcharacteristichasbeensufficientlyunderstood．Inthispaper,FAMaqueoussolutionwasusedtostudytbebehaviorofbubbleformation∞non-Newtoni

5、anfluid，Density,surfacetensionandrheologiealcharacteristicsaretheessentialpropertiesofthenon—Newtonianfluid．Pyenometar,surfacetensiometor,andrheometerwereadoptedrespectivelytomeasurethedensity,surfacetensionandrheologiealcharacteristicsofO．25％(wt)，0．50％(wt)，0．75％(叭)PAMaqueoussolutionsa

6、t293．15K．Theparametersofequationswegefiredintermsoftheexperimentaldata．Alasermeasurementsystemforstudyingthebehaviorofbubbleformationwasestablished．ThebubbleformationinPAMaqneoussolutionsat293．15KwasmeasurcdbytheuseofaCCDcamera,computerpicturecollectionandtreatmenttechnique．Theeffectso

7、frheologicalcharacteristics，orificediameter,chambervolumeandgasflowrateondetachmentvolumeofbubblewereinvestigatedrespectively．Amodelofbubbleformation,whichconsistsoftheradialexpansionequationandthevertiealascensionequationofbubbleinterfaceunderconstantfiowrateconditions，wasdevelopedc