过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (8): 820-833.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224337
董鑫, 薛璨, 单永瑞, 冯颖*, 张建伟
Xin DONG, Can XUE, Yongrui SHAN, Ying FENG*, Jianwei ZHANG
摘要: 在气液两相流中气泡射流的流体动力学特性影响气液两相间的传质传热及动量交换,对于强化气液两相间的混合至关重要。为探究幂律流体中气泡射流流动特性,采用数值模拟方法对气泡射流的动力学及水力学特性进行研究。考察了清水和不同浓度羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中,气液比和液相流变特性对气相速度、气泡尺寸、气含率分布及气液两相流态的影响。研究表明,由于气相的扩散运动以及对液相环境的扰动,流场内存在涡旋结构,增强了气液两相间相互作用。随气液比增大,流场内湍动剧烈,促进气液两相混合,扩散了流线,流线分布疏散。气泡直径增大,气泡尺寸分布由单峰逐渐向双峰转变,且随液相浓度增加气泡直径分布范围增大。相较于清水,CMC水溶液中气泡射流气含率低,气泡分散宽度增加,气泡射流的流动行为发生变化。随气液比增加,流场内湍动加强,气泡射流核心处气相体积分数增加,涡结构强化了局部混合。气相向液相环境中的分散宽度增加,气液界面的有效接触面积增加,气液两相间的传质效率提高,且随液相浓度增加分散效果更明显。