氣泡羽流空隙率的計(jì)算及其不穩(wěn)定規(guī)律的研究.pdf

1、氣泡羽流是曝氣過程中產(chǎn)生的一種復(fù)雜的氣液二相流動,由于其流動帶有隨機(jī)性,變化形式多樣,通過對氣泡羽流的空隙率參數(shù)的計(jì)算和其擺動機(jī)理的研究,揭示氣液兩相流流動不穩(wěn)定性的規(guī)律,為提高氣液兩相流傳質(zhì)效率奠定理論基礎(chǔ)。本文在前人的基礎(chǔ)上,基于粒子圖像測速技術(shù),采用圖像處理和數(shù)值計(jì)算來研究氣泡羽流的空隙率參數(shù),測得空隙率值在氣泡羽流中的分布,分析空隙率的分布對氣泡羽流運(yùn)動規(guī)律及曝氣效率的影響；在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用圖像處理和快速傅里葉變換,獲得

2、氣泡羽流不同水深處的擺動頻譜和氣泡的波動頻譜。將計(jì)算得到的擺動頻譜和波動頻譜按工況分類并加以分析,進(jìn)一步研究氣泡羽流的不穩(wěn)定特性和氣泡運(yùn)動的詳細(xì)的時(shí)間和空間上的運(yùn)動特點(diǎn)。本文得到的結(jié)論有：(1)在圖像處理的基礎(chǔ)上,采用局部平均灰度和真實(shí)的局部空隙率的標(biāo)定方法更適合用于對氣液兩相流空隙率的測量,該方法能夠更簡單更直觀的獲得高密度氣泡下氣泡羽流空隙率值的二維分布。(2)空隙率的分布受到縱橫比和氣相體積的影響。壓強(qiáng)和氣流量增加,使得氣泡羽流的

3、擺動劇烈,氣泡增多且在水體中自由運(yùn)動,氣泡羽流的空隙率分布改變。但在縱橫比為1.0時(shí),氣泡羽流的空隙率最大值沿氣泡羽流中心集中分布,空隙率分布未對氣泡羽流的結(jié)構(gòu)造成影響,羽流結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且氧傳質(zhì)效率較高。(3)通過對不同工況下氣泡羽流擺動頻譜和氣泡波動頻譜的分析發(fā)現(xiàn)：隨著壓強(qiáng),空隙率的增大,氣泡羽流的擺動峰值和頻率變小,氣泡的波動峰值變小,但波動頻率增大；(4)改變壓強(qiáng)和空隙率的大小,氣泡羽流的結(jié)構(gòu)受到的影響在不同縱橫比下也不同：當(dāng)縱橫比為