29、气泡自由上升、同轴聚并及油滴参数对水力旋流器分离性能的研究

气泡自由上升、同轴聚并及油滴参数对水力旋流器分离性能的研究

在工业生产和自然现象中，气泡的聚并以及油 - 水分离等过程都十分常见。理解气泡聚并过程中液体密度的影响以及油滴物理参数对水力旋流器分离性能的作用，对于相关领域的技术改进和优化具有重要意义。

气泡自由上升与同轴聚并

当研究气泡在气 - 液系统中的自由上升和同轴聚并时，我们发现液体密度对气泡的多种特性有着显著影响。
- 气泡上升速度变化 ：随着液体密度的增加，两个气泡所受的力会发生不同的变化。尽管液体密度的增加会使气泡的浮力增大，但由于上方气泡的变形较大，其受到的阻力也随之增加，上升加速度减小，导致上升速度逐渐降低。而下方气泡的变形相对较小，阻力变化不大，在两侧涡流的加速和气泡间压力梯度的作用下，上升加速度增加，上升速度加快。同时，随着液体密度的增加，曲线的两个峰值会降低，峰值对应的轴向高度也会逐渐减小，这表明两个气泡聚并时的速度和高度也会逐渐降低。
- 聚并时间变化 ：气泡聚并时间可分为排水时间 (T_1) 和融合时间 (T_2)。排水时间 (T_1 = t_2 - t_1)，即从聚并开始到液膜破裂的时间；融合时间 (T_2 = t_3 - t_2)，即从液膜破裂到两个气泡完全融合的时间；聚并时间 (T = T_1 + T_2)。随着液体密度的增加，聚并的初始时间 (t_1) 从 0.165 s 显著降低到 0.145 s，排水时间 (T_1) 从 0.007 s 略微增加到 0.009 s，融合时间 (T_2) 从 0.022 s 增加到 0.028 s，聚并时间 (T) 从 0.029 s 增加到 0.037 s。这是因为液体密度增加时，上方气