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电化学光整加工的过程中,电解液在电场的作用下工件与工具电极表面上进行氧化还原反应,阴极表面会析出氢气,极间电解液的流动实际上可以看作是气-液-固三相流动。在实际加工过程中,由于电解液粘度系数并非为一个定常数,极间电解液可以看作是悬浮气泡杂质的非牛顿流体,气泡在电解液中处于运动的状态,气泡上升运动会对极间电解液流场、浓度场及速度场分布产生重要的影响,而又由于极间气液二相流气液两相间存在着热量、动量和质量的交换,这使得光整加工过程中,加工间隙内的流场环境更加复杂,因此对运动气泡周围流场以及极间电解液(NaNO3溶液)中气液传质过程的研究就显得非常必要。到目前为止,由于流体中气泡运动的复杂性,对非牛顿流体中动量及质量传递过程的理论研究尚不深入。本文尝试用数值模拟的方法对这一问题作进一步实验探究。本文利用相似原理通过自制的气泡发生与观测实验装置,采用高速CCD摄影对非牛顿流体(NaNO3溶液)中的气泡行为进行模拟,通过与之连接的PC机对气泡生长变化过程进行实时记录,将得到的结果与朱春英等人的研究理论结果进行比较,验证了相似模型的正确性并利用COMSOL软件对NaNO3溶液中气泡对周围的流场、浓度场及速度场分布的影响规律进行模拟分析。结果表明:气泡在溶液中是摇摆上升的,气泡初期近似球形生长,后期呈现“锥”形变化;随着NaNO3溶液百分含量增加,溶液的黏性和弹性增大,使得传质阻力和液相粘度下降幅度随之增大。在这两种因素的综合作用下,随着NaNO3溶液百分含量的增加,气液两相交界面浓度总体呈下降趋势,但浓度下降幅度减小。此外,研究还发现,硝酸钠溶液的黏度会抑制气泡在上升过程中的摆动及气泡周围漩涡的形成;随着气体流量的增加,气泡上升过程摆动的幅度越来越大,引起气泡左右两侧的速度呈不对称分布,气泡对周围液体的扰动增加,流场中气泡两侧旋涡结构增多。