一种气泡黏度场和压力场的测算方法与流程

技术特征：
1.一种气泡黏度场和压力场的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、寻找直径相同界面干净气泡和界面污染气泡雷诺数的关系，建立气泡雷诺数re
b
与气泡上浮速度u
b
关系；s2、计算界面干净气泡和界面受污染气泡在流体中运动阻力系数c
d
；s3、计算界面干净气泡和界面受污染气泡雷诺数的关系式；计算界面干净气泡雷诺数re
b干净
关于其物性参数d
b
、μ、ρ
f
、ρ
b
、g的表达式：计算界面污染气泡雷诺数re
b污染
关于其物性参数d
b
、μ、ρ
f
、ρ
b
、g的表达式：通过式(4)和式(5)得界面干净气泡雷诺数与界面污染气泡雷诺数的关系，如式(6)所示：其中，x为界面干净气泡雷诺数与界面污染气泡雷诺数的比值；s4、利用同直径颗粒模拟污染气泡，建立同直径颗粒雷诺数与干净气泡的雷诺数的关系，同直径颗粒雷诺数公式为re
p
＝ρd
p
u/μ0，从而得到干净气泡的雷诺数，即re
b干净
＝xre
p
；式中re
p
表示颗粒雷诺数；ρ表示密度，kg/m3；d
p
表示颗粒直径，mm；u表示速度，m/s；μ0表示流体的零剪切黏度，pa
·
s；s5、通过测量装置测量雷诺数为re
p
颗粒周围的速度场；s6、根据颗粒周围的速度场计算颗粒周围的黏度场；求解应变率张量和应变率张量的第二不变量ⅱ2d
；代入本构方程求出黏度η；其中，μ
∞
为无穷剪切黏度，μ0为流体的零剪切黏度，m为流变指数；s7、根据颗粒周围的黏度场和颗粒雷诺数re
p
计算颗粒周围的压力场；求出应力τ、应变量γ和黏度之间的关系：将应力τ
i,j
的结果代入动量方程公式；取压力梯度向量场的散度得到压力泊松方程(16)：2.根据权利要求1所述的气泡黏度场和压力场的测算方法，其特征在于，所述步骤s5的雷诺数为re
p
颗粒周围的速度场的测量包括如下步骤：s51、首先通过测量装置固定颗粒，在固定颗粒周围分别通过不透明流体和透明液体进行流体速度场分析；s52、当固定颗粒周围通过不透明流体时，采用fft与pod进行滤波处理，并利用泰勒冻结假说，将测得的一点y方向的速度v关于时间t的函数转换为关于距离的函数，根据泰勒冻结假说得到颗粒附近的流体速度场速度u(x,y)；
s53、当固定颗粒周围通过透明流体时，采用piv方法进行测量，直接得出刚性球体颗粒附近示踪粒子在x方向与y方向上速度关于距离的变化量，得出颗粒附近的流体速度场。3.根据权利要求1所述的气泡黏度场和压力场的测算方法，其特征在于，所述s5的测量装置包括：储水箱(1)、水泵(2)、涡轮流量计(3)、入口整流器(4)和测量槽道本体，所述储水箱(1)底部通过水管与所述水泵(2)入水口连通，所述水泵(2)出水口通过水管与所述涡轮流量计(3)入口连通，所述涡轮流量计(3)出口通过水管与所述入口整流器(4)连通，所述入口整流器(4)与所述测量槽道本体的入口通过法兰(6)连通，所述测量槽道本体出口通过水管与所述储水箱(1)连通；所述测量槽道本体入口与入口整流器(4)出口连通处设置有多孔管板(5)，通过所述多孔管板(5)使流体通过所述测量槽道本体时形成均匀的平行流。4.根据权利要求3所述的气泡黏度场和压力场的测算方法，其特征在于：所述测量槽道本体包括通过所述法兰(6)相互连通的入口稳定段槽道(7)、测量段槽道(8)、出口段槽道(9)和出口箱(10)，所述入口整流器(4)与所述入口稳定段槽道(7)通过法兰(6)连通，所述出口箱(10)与所述储水箱(1)通过水管连通；所述测量段槽道(8)中间设置有固定钢针(11)，所述固定钢针(11)两端通过螺纹固定在所述测量段槽道(8)两平行面壁上；所述固定钢针(11)采用方形结构；所述测量段槽道(8)槽道采用方型槽道。5.根据权利要求3所述的气泡黏度场和压力场的测算方法，其特征在于：所述测量段槽道(8)的槽道宽度大于64倍的颗粒直径。

技术总结
本发明涉及流体测算技术领域，尤其涉及一种气泡黏度场和压力场的测算方法，包括S1、寻找干净气泡和污染气泡雷诺数的关系；S2、计算干净气泡和受污染气泡在流体中运动阻力系数；S3、分别计算干净气泡和污染气泡雷诺数；S4、建立颗粒与干净气泡的雷诺数的关系；S5、通过测量装置测量颗粒周围的速度场；S6、计算颗粒黏度场；S7、计算颗粒压力场。本发明利用同直径颗粒模拟污染气泡，根据干净气泡和污染气泡雷诺数的关系建立同直径颗粒与干净气泡的雷诺数的关系；测量流体经过固定颗粒周围流场来表征干净运动气泡周围流场，根据流体力学得到干净运动气泡周围的黏度场和压力场。运动气泡周围的黏度场和压力场。运动气泡周围的黏度场和压力场。


技术研发人员：庞明军 王俊
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/1/21