横荡条件下气泡行为特性的实验研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqiuru1025
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核能、船舶领域存在大量气泡行为,研究气泡行为对于掌握相关设备的流动、换热特性十分重要,而海洋条件下,由于受到附加惯性力等因素的影响,气泡行为与静止条件下不同,对海洋条件下气泡行为进行研究很有必要。本文针对横荡条件下有机玻璃水箱中单列、双列气泡的行为进行了实验研究。  设计、加工了横荡实验台,采用高速摄像机记录下气泡在水箱中的运动状态,实验中,以去离子水和空气为介质;对于部分工况,利用PIV(Particle Image Velocimetry)手段进行了实验。利用专业的图像处理软件IPP(Image-Pro Plus)提取气泡参数,得到气泡的速度值和轨迹曲线,利用公开的Matlab程序对PIV结果进行后处理,得到流场中的速度分布和涡量分布。对比不同气流量、不同运动条件以及单双列条件下气泡的速度和轨迹特性,结合傅里叶变换和相关系数,对实验结果进行了分析,结论表明:  静止和横荡工况下,双列气泡间的相互作用对气泡竖直速度影响很小;横荡工况下,受液面波动引起的流场冲击的影响,单列、双列气泡的竖直速度都被抑制。  静止工况下,双列气泡间的相互作用较明显,对水平速度有较大影响,而在横荡工况下,双列气泡间的相互作用被削弱;对于单列气泡和双列气泡,横荡条件下,水平速度的变化主要受附加惯性力和流场冲击的影响,其中,流场冲击起主导作用。  静止工况下,双列气泡间的相互作用对气泡轨迹有较大影响;而在横荡工况下,由于流场冲击的影响,单列气泡轨迹变得曲折,双列气泡的轨迹趋于一致,单、双列气泡在水平方向的偏移量都大于静止工况。  静止、双列与横荡、双列工况下,两个气泡之间均存在明显的自组织作用,气泡轨迹的相关性与气流量成负相关;横荡、双列条件下,气泡间的自组织作用被削弱,但是他组织作用较强,气泡轨迹的相关性反而高于静止、双列工况;与附加惯性力相比,流场冲击是他组织的主导因素。
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