繞圓柱非定常尾渦對液滴碰撞聚結影響的數值模擬

李 濤,金睿珠,譚更彬,劉宇飛,曹 興,王志泉

(1.青島科技大學 機電工程學院,山東 青島266061;2.山東省思威安全生產技術中心,山東 濟南250014)

在油包水型乳化液的破乳過程中,主要通過施加外部干擾因素,使液滴的運動狀態以及界面膜發生相應的變化,以此來促進液滴之間的碰撞以及迅速聚結,目前電脫水法是應用最廣泛的一種脫水方式[1-2]。ATTEN[3]和THORODDSEN 等[4]提出在油脫水過程中,加入氣體吹掃裝置來產生剪切層的方式產生剪切力且增加乳化液的流動性。有研究發現,湍流和剪切力可以促進水滴相互靠近同時也能抑制鏈的形成[5-7]。BAILES等[8]運用噴射氣泡的方法來強化脈沖電場中液滴的相互作用。FRIEDEMANN 等[9]將剪切力和電場力共同作用于乳化液,發現分離效率有顯著提高。SQUIRES等[10]證明液滴會積聚在渦流中高湍流度區域,使液滴間碰撞概率增加。MELHEIM 和FENANDEZ[11-13]分別研究了不同含水率、不同電導率乳化液在剪切流和電場共同作用下的分離效果,得出剪切流有利于提高液滴電聚結效率的理論,同時強調過大的剪切流會造成已經形成的大液滴再次發生破裂的情況,并得出湍流強度是實現液滴碰撞的重要參數,較弱的電場僅僅輔助了聚結過程的結論。劉忠等[14-15]、趙盛清等[16]對超細顆粒物的聚結以及在雙圓柱繞流中顆粒物的團聚進行模擬,得到繞流對顆粒團聚的影響。張書斌[17-18]發現圓柱和渦片組合而成的新型湍流聚結室對顆粒物湍流聚結效果有明顯的增強效果,在此基礎上進一步探究出圓柱繞流中產生的渦流可以促進流場中小顆粒的聚結。……