非牛顿流体中双喷嘴连续气泡的生成与聚并.pdf

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1、第44卷第8期化学工程V01．44No．82016年8月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Aug．2016非牛顿流体中双喷嘴连续气泡的生成与聚并杨辉1，朱春英1，马友光1，高习群2(1．天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津市化学化工协同创新中心，天津300072；2．辽阳石油化纤公司亿方公司，辽宁辽阳111003)摘要：采用VOF—CSF法模拟研究了幂律型非牛顿流体中双喷嘴气泡的生成及聚并行为，得到稳定状态下3种不同的气泡流型：①两喷嘴处的气泡在生成过程中发生聚并；②两喷嘴处的气泡交替生成并发生在线聚并；③两喷

2、嘴处的气泡几乎同时生成，在上升过程中由相互吸引变为相互排斥，无聚并现象发生。第1、2种流型中，先前生成气泡的尾流会对正在生成的气泡产生显著影响，使气泡倾向液体流动的方向生成；第3种流型中，气泡间因涡流重叠面积的不同和液相惯性力作用，在上升过程中由开始的相互吸引逐渐变为相互排斥。关键词：双喷嘴；气泡；流型；聚并；非牛顿流体中图分类号：TQ021．4文献标识码：A文章编号：1005-9954(2016)08-0037-05DoI：10．3969／j．issn．1005-9954．2016．08．008Continuousformationan

3、dcoalescenceofbubblesthroughdouble-nozzleinnon．NewtonianfluidYANGHllil，ZHUChun-yin91，MAYou-guan91，GAOXi-qun2(1．StateKeyLaboratoryofChemicalEngineering，CollaborativeInnovationCenterofChemicalScienceandEngineering，SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，T

4、ianjin300072，China；2．YifangIndustryCorporation，LiaoyangPetrochemicalFiberCompany，Liaoyang11003，LiaoningProvince，China)Abstract：Theformationandcoalescencebehaviorsofcontinuousbubblesgeneratedbydouble—nozzleinthepowerlawnon-Newtonianfluidwerenumericallysimulatedbyvolumeoffl

5、uid(VOF)coupledwithcontinuoussurfaceforce(CSF)method．Threekindsofbubbleflowpatternswereobtainedunderthesteadystate：①directcoalescenceofbubblesbeforepinch-off；②bubblesformationalternativeintwonozzlesthenin—linecoalescence；③bubblesformationalmostsimultaneous，frominter—attra

6、ctiontomutualrepulsioninrisingprocess，nooccurrenceofbubblecoalescence．Inthefirstandsecondflowpatterns，theformingbubblesshouldberemarkablyinfluencedbythewakeflowofforegoingbubblesandinclinedtowardsthedirectionoffluidflow．Inthethirdflowpattern，theinteractionbetweentwoparall

7、elbubblesevolvedfrominter·attractiontomutualrepulsioninrisingprocessduetothedifferenceofoverlappingareasofbubblesvortexandtheliquidinertiaforceaction．Keywords：double·nozzle；bubble；flowpattern；coalescence；non-Newtonianfluids由于鼓泡塔具有充分的界面接触、良好的混合特性以及较高的传质和传热效率等，在过程工业中被广泛用作化学

8、反应设备。1引。鼓泡塔内气泡在生成和上升过程中会发生相互作用，导致周围流场、气液接触面积和气泡停留时间的改变_3圳，从而影响其传质和传热效率。因此对于鼓泡塔内多气泡行为的研究具有重要意义。已有