chapter 3 气泡动力学
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杨氏方程和气泡成核
摘要:
一、杨氏方程背景介绍
1.杨氏方程定义
2.杨氏方程在物理学中的重要性
二、气泡成核理论
1.气泡成核的定义
2.气泡成核的过程
3.气泡成核的影响因素
三、杨氏方程与气泡成核关系
1.杨氏方程在气泡成核中的应用
2.杨氏方程对气泡成核理论的贡献
四、实际应用案例
1.杨氏方程在实际工程中的运用
2.气泡成核在工业领域的应用
五、总结
1.杨氏方程和气泡成核的关系总结
2.对未来研究的展望
正文:
杨氏方程,作为物理学中一个重要的方程,是由英国物理学家保罗·杨于19 世纪提出的。
它描述了流体中声波的传播规律,对于研究流体的动力学行
为具有重要的意义。
气泡成核,是指在液体中形成气泡的过程。
当液体中的气体浓度超过某一临界值时,气泡便会自发地形成。
这一过程涉及到气泡在液体中的生长、稳定和破裂等复杂现象。
杨氏方程与气泡成核之间的关系表现在,杨氏方程可以用于描述气泡成核过程中的声波传播现象。
通过杨氏方程,我们可以了解气泡成核过程中的声波传播速度、衰减特性等,从而更好地理解气泡成核的物理机制。
在实际应用中,杨氏方程和气泡成核理论得到了广泛的应用。
例如,在石油工业中,通过研究气泡成核过程,可以优化油气开采效果;在化工行业,可以利用杨氏方程预测气泡在反应釜中的行为,从而提高反应效率。
总之,杨氏方程和气泡成核理论在物理学和工程领域具有重要的意义。
非均匀润湿性表面的气泡动力学特性孙远志;邬智宇;张伟;姜家宗【摘要】为探究不同润湿性表面气泡动力学特性,本文采用FLUENT软件中VOF 模型对四种不同的微结构下气泡的成长、脱离进行了数值模拟,分析了气泡脱离频率、生长速度、体积、气泡最高点等,获得了不同接触角匹配特性及微结构对气泡动力学特性的影响规律.数据分析表明,对于具有微结构的非均匀润湿表面,凹穴出口外部的表面润湿特性对气泡脱离起主导作用,凹穴结构本身的几何结构和润湿性对气泡脱离的影响相对较弱.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】5页(P166-169,173)【关键词】气泡动力学;润湿性;微结构;亲水性;疏水性【作者】孙远志;邬智宇;张伟;姜家宗【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;低品位能源多相流动与传热北京市重点实验室,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TH703;TK114润湿现象广泛存在于自然界和人类的生产生活中,基于润湿性调控的热质输运过程强化技术已成为工程热物理领域的研究热点之一,如通过对石油管道进行疏水性处理,可减少管道内的流动阻力;沙漠中采用超疏水表面作为空间集水器的集水面;在相变传热系统中,采用疏水表面可降低沸腾起始温度,提高换热系数;采用亲水表面可提高临界热流密度等。
张震[1]对于换热管转子的数值模拟得出了转子可以强化传热。
吕吉锋[2]针对换热器流动不均匀进行了数值模拟,并优化了通道,改善了流动的不稳定性。
Xu[3]等使用VOF方法对气体微通道内液滴的动力学行为,做了系统的模拟研究。
杨燕[4]采用VOF模型,对微重力下矩形通道的池沸腾现象进行数值模拟。
Subrat Das[5]等人研究了倾斜表面上表面张力对气泡沿表面上升的影响。
核态池沸腾中气泡生长和脱离的动力学特征——气泡的脱离
直径与脱离频率
杨春信;吴玉庭;袁修干;马重芳
【期刊名称】《热能动力工程》
【年(卷),期】1999(14)5
【摘要】在前人工作的基础上提出了表征核态池沸腾中气泡脱离和生长过程的特征时间和特征尺度,并进而得到了气泡生长时间和气泡脱离直径的通用关系式,应用传热学类比方法建立了计算气泡脱离直径的一般公式。
本文的研究结果与前人的实验结果甚为相符。
【总页数】4页(P330-333)
【关键词】核态沸腾;气泡;脱离直径;脱离频率
【作者】杨春信;吴玉庭;袁修干;马重芳
【作者单位】北京航空航天大学;北京工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.微重力池沸腾过程中的气泡热动力学特征研究 [J], 吴克;赵建福;李会雄
2.乙烷池内核态沸腾气泡脱离直径 [J], 陈汉梽;姚远;公茂琼;陈高飞;邹鑫;董学强;沈俊
3.梯度金属泡沫池沸腾过程中气泡脱离特性 [J], 黄瑞连;赵长颖;徐治国
4.滞止流体中毛细管管口气泡生长及脱离的可视化实验 [J], 朱恂;包立炯;廖强;石泳
5.核态池沸腾中气泡生长和脱离的动力学特征——气泡动力学研究回顾 [J], 杨春信;吴玉庭;袁修干;马重芳
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过冷水中单个蒸汽气泡凝结动力学过程研究刘洪里;唐继国;刘洪涛;杜敏;鲍静静;孙立成【摘要】对高过冷度条件下单个蒸汽气泡的凝结过程进行了可视化研究,并与现有的计算模型进行了对比.实验结果表明:高过冷度条件下,运动速度较高的气泡脱离后,其底部产生的液体射流现象会加剧气泡的变形和凝结过程;而现有的计算关联式均无法较好地预测该条件下的气泡动力学行为,凝结末期的相对误差超过50%.此外,通过Sobol方法对气泡凝结模型进行了敏感性分析,并定量评估了不同实验范围内Reynolds数、Jacob数以及Prandtl数对气泡凝结的影响程度.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2019(053)006【总页数】7页(P1029-1035)【关键词】气泡动力学;凝结换热;敏感性分析【作者】刘洪里;唐继国;刘洪涛;杜敏;鲍静静;孙立成【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,水利水电学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TK124直接接触凝结(DCC)换热过程中,蒸汽与过冷液体直接接触,冷热流体间无隔离传热面,减少了中间热阻,从而可获得更高的换热能力,简化换热设备结构,常应用于能源及化工领域中的混合式冷凝器等换热设备[1-2]。
目前对大空间中DCC的研究相对较少,计算模型多基于表面接触凝结相关研究结果[3],这与实际DCC物理过程存在较大差异,导致计算模型和方法适用性较差。
球泡动力学(2)地震地热说原理:知识库10球泡动力学(2)本文节译自《CAVITATION AND BUBBLE DYNAMICS》by Christopher Earls Brennen © Oxford University Press 1995。
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作者只节译自己所需章节,用作公益性科学研究的基础资料,非商业用途。
作者不懂节译是否涉及版权问题。
如有不当,请专家们指正。
谢谢原作者,也谢谢张宇宁先生推荐。
Seisman 2011.8.6 记2 球泡动力学2.4 没有热效应的情形首先,我们来讨论在没有任何显著的热效应空泡动力学的一些特性。
这种空泡的动态行为被称为“惯性控制”,以区别于在后面讨论“热控制”行为。
在这种情况下,液体的温度是假设不变的,Rayleigh – Plesset 方程2.12中的第二项(2)为零。
此外,还假设空泡中的气体行为是多变的,使得P G = P Go (R0/ R)3k (2.26)式中k近似为常数。
显然,K = 1意味着空泡的温度恒定,K =γ模拟绝热行为。
应该认识到,准确的评价空泡中的气体行为需要求解具有适当边界条件,其中包括在泡壁的热边界条件的泡沫内容的质量,动量和能量方程。
这种分析可能会假定为球对称的。
但是,适当的方法是观察任何非球对称的内部运动往往会混合空泡内容,或许能改善多变假设的有效性。
按照上述假设,Rayleigh – Plesset 方程变为(2.27)式中的上标圆点表示 d / dt。
公式 2.27没有粘性项,是 Noltingk 和 Neppiras(1950,1951)首先推导和使用的,有粘性项的是 Poritsky(1952)首先推出的。
输入P∞(t),温度T∞,和其他的常数,方程2.27可以很容易地求得R(t)的数字。
初始条件还要求,在空化流动的背景下,可以适当的假设微泡半径R O 在压力P∞(0)的流体里在t = 0 时是平衡的。
Rayleigh-Plesset 方程描述了气泡在液体中的振动行为,通常用于描述超声波中的气泡动力学。
该方程的一般形式为:
RR+3
2
R2=
1
ρ
(P∞−P v−4μ
R
R
−2σ
1
R
)
其中:
•R是气泡半径,
•R是气泡半径的二阶时间导数(即加速度),
•R是气泡半径的一阶时间导数(即速度),
•ρ是液体的密度,
•P∞是无穷远处的压力,
•P v是气泡内的气体的压力,
•μ是液体的粘度,
•σ是液体和气泡之间的表面张力。
为了在 MATLAB 中求解这个微分方程,你可以使用 MATLAB 的 ODE 求解器。
以下是一个简单的例子:
这个例子中,bubble_dynamics函数定义了问题的参数和初始条件,然后调用ode45函数来求解微分方程。
bubble_eq函数定义了微分方程的右手边。
在主函数中,结果通过绘图显示了气泡半径随时间的演化。
你可以根据实际问题调整参数和初始条件。