泡沫薄膜液在管内流动特性实验结果的无量纲分析

摘要

针对泡沫液在多孔介质内的流动特点,本文对泡沫薄膜液在管内的流动特性进行了实验研究.采用直链式烷基磺酸钠作为表面活性剂,实验测得空气泡沫薄膜液的阻力特性并按幂律流体假设获得其表观粘度数据.研究结果表明(1)泡沫薄膜液流动阻力与平均流速的变化并不是线性关系,随着流速的增加其流动阻力的增加变缓,显示出典型的非牛顿流体特性;由空气和二氧化碳制得的泡沫流体的幂律指数分别为0.64,0.48,都小于1,其表观粘度都是随着剪切速度的增加而减小,它们都属于剪切变稀的非牛顿流体;其表观粘度与单相水相比有显著增加,当空气为内在相剪切速率在γ=30/s时,其表观粘度可达单相水粘度的40多倍.(2)不同内在相对泡沫流体的表观粘度影响很大,由于二氧化碳溶解在溶液中对流体的起泡特性产生了影响,空气为内在相时的始终比二氧化碳为内在相时的表观粘度大.(3)综合各种影响因素对泡沫薄膜液在管内的流动特性进行了无量纲化分析,并与现有的理论进行了对比.在实验范围内(0.01<μuav/σ＜0.06)与现有模型相比,总体符合较好.由于现有理论仅适用于μuav/σ小于0.01的范围,因此实验结果对研究较高剪切速率下的泡沫液流动具有一定的指导意义.误差分析结果表明,本文所得实验结果误差为8.82％,具有较好的实验精度.