Einstein制冷循环气泡泵的性能研究

基于Einstein制冷循环设计了气泡泵实验装置,以氨水为工质,对给定工况下气泡泵的性能进行研究。对沉浸比和加热功率对气泡泵的提升性能的影响进行分析,并将实验值与理论模型进行比较。结果表明:气泡泵的液体输送特性与气泡泵提升管管径、沉浸比、加热功率有关;气泡泵的液体流量随着加热功率增大、沉浸比的增大而增大,提升管内径对液体流量的影响不明显。实验结果与理论模型分析结果相一致。     

液体流动条件下毛细管管口气泡动力特性实验

通过对液体流动条件下毛细管管口气泡生长及脱离过程进行可视化实验.分析了毛细管管壁浸润性,液体流速以及气体流量对气泡生长脱离过程的影响.实验结果表明:随着液体流速的增大,液体对气泡的横向剪切力增大,气泡的脱离周期减小,气泡的脱离直径也随着减小.同时,实验还发现随着气体流量的增大,使气泡生长动力增大,气泡的脱离周期减小;另外,实验还揭示出毛细管管壁浸润性的改变,将导致气泡生长过程中气固液三相接触线发生径向迁移.     

自由空间内悬挂气泡破碎时的声学特性

气泡破碎是自然界和工、农业生产中常见的现象。气泡在破碎过程中因气流流动而产生强烈的扰动,导致破碎时产生强烈的气动声学。该文采用实验和理论相结合的方式对自由空间内悬挂气泡破碎时的声学特性进行了研究。研究发现：随着液体表面张力系数的增加,声发射的特征振幅逐渐增大;随着气泡半径的增加,声发射的特征振幅逐渐增大。理论计算结果与实验结果基本吻合。     

顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟

利用高速摄像机获得顶部浸没方式下管口处气泡膨胀脱离过程,对比分析了管径、气体流量和管口浸没深度对气泡脱离直径和膨胀脱离时间的影响规律;运用三维流体体积(VOF)模型,模拟研究了气泡膨胀脱离过程中气泡膨胀脱离时间、脱离直径和气泡形态的变化规律,分析了气液湍动能和流场速度的分布变化规律。经过对比,实验结果与模拟结果一致。研究结果发现,气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加;随液体密度的增加而减小;随气体流量增大而降低,但降低速率逐渐减小.气泡脱离直径随气体流量的增加而增加且存在气泡脱离形态变化点;随管口浸没深度和液体密度的增加呈现下降趋势。气泡长短轴比随液体密度增大而增大,而随膨胀脱离时间的增加呈现降低趋势.     

用激光测量液体折射率的简单方法

用激光测量液体的折射率已有许多报道，但测量方法比较繁琐，且精确度不够高.本文介绍一种用激光测量液体折射率的简单方法，此方法利用光线传播的几何关系，对液体折射率作定量测试.该方法具有设备简单、费用低廉、测量精度高等优点.1实验原理及方法利用临界角的概率束来测量液体的折射率，如图1所示.当激光束沿一条半径进入液体，即使入射光束对准容器的中心G点射入液体时，不发生折射，而在G点射出的光束发生了折射，折射角大于入射角.当人射角i增大，直到使折射角达到90°时，折射光束沿容器的直边传播.继续转动容器增大人射角，激光束…     

液体CO2在毛细管内的质量流量及临界流实验研究

本文进行了液体CO2在长度为0.5～5.9 m,内径为0.7 mm和2.0 mm,入出口压差为2.2 MPa和2.5 MPa的毛细管内的质量流量及临界流的实验研究.实验结果表明液体CO2在毛细管中的质量流量随毛细管内径、入出口压差的增大而增大,随长度的增加而逐渐减小;结果同时表明液体CO2在毛细管中产生了临界流现象,临界流随毛细管内径的增大而增大.在实验基础上回归出了适用于本实验条件的液体CO2在毛细管内的质量流量经验关联式,具有一定的工程指导意义.     

小尺寸矩形槽道内气泡生长及运动特性

通过实验研究了液体流动条件下小尺寸矩形槽道底部由微孔注入的气泡生长及运动特性。结合RCD算法与形心提取算法,有效地跟踪了气泡生长及运动轨迹。实验结果表明:气泡的形成过程可分为生长和涌入两个阶段;随着气体流量的增大,后续小气泡的涌入加强,涌入持续时间更长,气泡形成时间增加,等待时间缩短;槽道中小气泡的堆积现象随气体流量的增大而愈加明显。     

Einstein制冷循环中气泡泵的试验研究

通过自行设计的可视化气泡泵实验装置,以氨水工质为研究对象,针对不同实验工况条件下的气泡泵的性能进行了实验研究。实验结果表明:气泡泵的液体流量随着提升管管径,沉浸比和加热功率有关,并且随着沉浸比和加热功率的增加而增大;沉浸比的增大而增大;气泡泵的效率也与沉浸比和加热功率有密切的关系:气泡泵的效率随着沉浸比的增加而增加,随着加热功率的增加表现为减小的趋势。     

短时微重力下气泡尾流效应的动力学特性研究

实验研究了微重力环境中,不同热流密度时尾流效应对气泡动力学过程的影响。结果表明,微重力下气泡的尾流效应比常重力时更加明显,低热流密度时尾流对气泡动力学行为影响微弱,中高热流密度时尾流影响效果显著。尾流区内液体的水平流动促进了原生气泡间相互碰撞、合并过程,垂直加热面的流动则给气泡施加了向上的曳力,从而降低了气泡生长周期和脱离半径。尾流区内过冷液体的冷却作用使气泡内形成负压,液体从微柱结构内被吸入气泡底部,为其长大提供新鲜液体,避免局部干斑。尾流效应与微柱结构相互作用,能有效促进加热面的气泡合并和脱离过程,提高表面换热能力。     

基于PNK理论的颗粒群Boycott效应研究

科学家Boycott发现草酸化或去纤维化血球沉降在倾斜容器中比在垂直容器中更快,这就是所谓的Boycott效应.本文衍生探究不溶固体颗粒在装有蒸馏水倾斜容器中的沉降是否也会产生Boycott效应以及相关参数影响.利用PNK理论推导出颗粒沉降速率关系式,研究其中影响体系的3个变量,分别为竖直沉降速率、容器底部直径、容器倾斜角度.同时,通过实验探究改变单一变量对沉降速率的影响,与理论计算结果基本吻合.结果表明,不溶固体颗粒也会产生Boycott效应;随着容器倾斜角度增大,颗粒在其中沉降速率先加快后减慢;随着容器底部直径增大,沉降速率与之正相关;随着颗粒垂直沉降速率增大,倾斜沉降速率也与之呈正相关.     

声波在含气泡液体中传播特性及产热效应*

该文对含气泡液体中的声波方程采用线性分析方法,研究了超声波在含气泡液体中的传播特性以及产热效应。当声波在含气泡液体中传播时,气泡的存在会影响声波的传播,在声波频率接近气泡共振频率的频段内,声信号在液体中传播时剧烈衰减,而在声波频率远远高于或低于气泡共振频率时,声波的传播基本不受影响。在接近气泡共振的频段内,声波耗散的能量最终转化为热能。同时液体中的气泡会在声波驱动下径向振动并辐射声波,伴随气泡壁在液体中的粘滞振动,热量随之产生。结果表明,两种产热机制分别在不同频段起主导作用。     

纳米尺度下气泡核化生长的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟纳米尺度下液体在固体壁面上发生核化沸腾的过程,主要研究壁面浸润性对气泡初始核化过程和气泡生长速率的影响以及固-液界面效应在液体核化沸腾的能量传递过程中所起到的作用.研究结果发现：壁面浸润性越强,气泡在固壁处越容易核化.该结果与经典核化理论中“疏水壁面易于产生气泡”的现象产生了明显的区别.其根本原因是在纳米尺度下,固-液界面热阻效应不能被忽略.一方面,在相同的壁温下,通过增强固-液相互作用,可以显著降低界面热阻,使得热量传递效率提高,导致靠近壁面处的流体温度升高,气泡核化等待时间缩短,有利于液体沸腾核化.另一方面,气泡的生长速率随着壁面浸润性的增强而明显升高.当气泡体积生长到一定程度时,会在壁面处形成气膜,从而导致壁面传热性能恶化.因此,通过壁面的热流密度呈现出先增大后减小的规律.     

微气泡激发的声微流对细胞声孔效应的影响

理论及实验研究了微气泡激发的声微流对声孔效应的影响。实验采用低幅度(0.05~0.3MIPa)连续超声波信号照射MCF-7细胞,PEI:DNA的复合质粒和造影剂气泡的混合溶液,通过扫描电子显微镜测量细胞膜声孔效应。结果表明声孔大小随着激励声压的幅度和照射时间的增加而增大,平均孔径范围为100 nm~1.25μm。基于Marmottant微气泡振动模型的理论计算结果表明微气泡振动所产生的声微流引起的剪切力在低幅度超声引发声致穿孔作用中起着关键作用。      

窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形

对窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形进行了可视化研究。定性分析了纳米磁性颗粒引发的黏度效应及表面活性剂分子依附作用对气泡上升速度与形状的影响。试验工质为体积浓度6.33%的水基Fe_3O_4磁性液体,同时对比了质量浓度25%的四甲基氢氧化铵水溶液、质量分数30%和50%的蔗糖溶液以及水中气泡的上升运动。窄缝间隙分别为1 mm和2 mm,气泡由底部不同直径的圆孔产生。试验结果表明:由于活性剂分子的存在,磁性液体气泡上升过程中由扁椭圆形渐转变为上圆下平的冠状,而其略大于水的黏度使气泡在1 mm窄缝中保持直线上升运动,但窄缝间隙增大到2 mm后,磁性液体中气泡的运动轨迹仍会发生振荡。     

流变学的法向应力演示实验

流变学中法向应力是一个很重要的概念.当把一种牛顿液体放在容器中，旋转杆浸人此液体搅拌时，同学们都会说牛顿液体因惯性会被压向容器的边，但当旋转杆浸人盛有弹性液体（非牛顿流体）的容器中会出现什么样现象呢？可能很多同学没有见过.一我们这个实验就是通过观察一种爬杆现象（通常被称为Weissenberg效应，来说明法向应力这个概念.法向应力产生许多具有实验价值和工业意义的效应.法向应力是弹性非牛顿流体中遇到的一种流变现象，当弹性非牛顿液体受到剪切时，通常在和切应力垂直的方向上产生法向应力.它的作用象围绕杆的环状应力一样…     

科学出版社物理类新书推荐

比利时的物理学家使用高速摄像机首次观察到液体中“反气泡”的形成、运动和崩溃过程(DorboloSetal.NewJ.Phys .,2 0 0 4 ,5 :1 61 ) .众所周知,气泡是一球形的液体薄膜,里面包着空气,外面又被空气包围着.而反气泡,顾名思义,则是一球形的空气壳,里面包着液体,外面又为液体所包围.在液体中气泡会升到液面上来,而反气泡则沉到液体底部.比利时Liege大学的StephaneDorbolo等缓慢地将肥皂水倒入一个装有同样肥皂水的玻璃容器中.他们观察到在液面下产生了一注液体小球,然后,这注小球破裂成一系列反气泡.反气泡存在了两分钟之久.反气泡崩溃的方…     

反气泡的形成与崩溃

比利时的物理学家使用高速摄像机首次观察到液体中“反气泡”的形成、运动和崩溃过程(DorboloSetal.NewJ.Phys .,2 0 0 4 ,5 :1 61 ) .众所周知,气泡是一球形的液体薄膜,里面包着空气,外面又被空气包围着.而反气泡,顾名思义,则是一球形的空气壳,里面包着液体,外面又为液体所包围.在液体中气泡会升到液面上来,而反气泡则沉到液体底部.比利时Liege大学的StephaneDorbolo等缓慢地将肥皂水倒入一个装有同样肥皂水的玻璃容器中.他们观察到在液面下产生了一注液体小球,然后,这注小球破裂成一系列反气泡.反气泡存在了两分钟之久.反气泡崩溃的方…     

气泡-液体闭式多股射流的大涡模拟研究

采用气泡-液体两相流动的欧拉-拉氏大涡模拟,研究了矩形通道内多股射流形成的气泡-液体两相湍流流动,得到了气液两相湍流瞬态结构,产生和发展过程。研究结果发现气泡和液体都有瞬态大涡结构,气泡脉动比液体的强。大涡模拟统计结果给出了有无气泡两种情况下的液体湍流脉动速度均方根值分布。瞬态和统计结果都表明,气泡增大了液体湍流,液体湍流来源于其自身的剪切产生和气泡的作用。这与二阶矩模型模拟结果定性一致。     

垂直圆管氮气-磁性液体两相流电磁感应现象

基于磁性液体与非磁性气泡磁导率的差异,理论分析与实验研究了氮气-磁性液体两相流的电磁感应现象。以颗粒体积浓度为3.83%的水基Fe₃O₄磁性液体为工质,同时采用物性与其相近的去离子水进行流型的可视化对比研究。研究结果表明,当管内为泡状流、弹状流、搅拌流时均能产生毫伏级的感应电压,且感应电压的峰峰值随着气体流量的增加而增大,另外根据感应电压随时间变化的波形可以辨识出管内的流型。     

温压炸药水中爆炸的后燃反应研究

为了研究温压炸药的后燃反应,采用双层容器充气装置,通过水下爆炸实验,计算了温压炸药的冲击波能、气泡能。通过对温压炸药的水下爆炸能量输出结构的研究,计算得到了不同气体氛围下的后燃反应释放能量。作为对比参照,在相同实验条件下,对TNT进行同等实验研究,结果表明:在2.5MPa氧气环境下,铝粉含量为40%时,温压炸药的比冲击波能最大,当铝粉含量为50%时,温压炸药的比气泡能与总比能量最大,分别为同等实验条件下1.99倍、1.62倍、1.55倍TNT当量;随着气体中含氧量的增大,后燃效应增强,TNT在氧气中的后燃值是空气中的1.94倍,温压炸药在氧气中的后燃值是空气中的2.70倍。