【摘 要】
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水体中气泡的上升是自然界和工业过程中的普遍现象。气泡上升过程及操控对生物大分子富集、鼓泡反应器传质、矿物泡沫浮选等诸多工业过程至关重要。构建超亲气轨道（Super-aerophilic Trajectory,SALT）无需耗能便可精准操控复杂多相流系统中气泡的运动。相比图案化的平面SALT,空间超亲气丝对气泡的操控可以实现操控的同时获得更大的气泡比表面积,但目前人们对气泡在竖直超亲气丝上如何滑移及
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水体中气泡的上升是自然界和工业过程中的普遍现象。气泡上升过程及操控对生物大分子富集、鼓泡反应器传质、矿物泡沫浮选等诸多工业过程至关重要。构建超亲气轨道（Super-aerophilic Trajectory,SALT）无需耗能便可精准操控复杂多相流系统中气泡的运动。相比图案化的平面SALT,空间超亲气丝对气泡的操控可以实现操控的同时获得更大的气泡比表面积,但目前人们对气泡在竖直超亲气丝上如何滑移及其操控的关键因素尚缺乏足够的认识。本文利用喷涂快速干燥技术获得超亲气丝,采用高速3D同步阴影成像系统实验研究了毫米级气泡在亚毫米到毫米级超亲气单、双丝上的滑移动特性,结合气泡动力学探索了超亲气丝上气泡向上滑移的动力学行为,结果表明:（1）单、双丝都可实现对气泡的上升操控,单丝有（旋转、稳定）类球型、（双模态、非对称）陀螺型、偏置型和葫芦型,双丝上的气泡滑移有箭头型、葫芦型和苹果型气泡;（2）单丝上的气泡上升速度随丝径的增大明显增大,当丝径大于1.5mm时气泡上升速度超过其自由上升速度,最大增幅可达80%;双丝间距较小时气泡上升速度有明显提升,相比自由上升速度可提升近2倍,相同间距下气泡上升速度与气泡尺度成正比,相同气泡尺寸下气泡上升速度与双丝间距成-0.5次方关系;（3）单丝上气泡的阻力系数关于Re数的变化曲线相比自由上升气泡会产生明显右偏移,阻力系数有明显下降;当双丝间距大于1.5mm时,气泡的直径对气泡阻力系数没有明显影响,不同Re数下的气泡阻力系数基本维持稳定为0.4。
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