振动液体内气泡产生与分布实验研究

摘要

振动液体内产生气泡的现象与自然界和工业界的许多领域之间有着密切的联系。随着科学技术的进步和发展，对于振动液体内气泡相关现象的研究也在不断达到新的高度。一直以来，振动液体内气泡动力学以及振动液体表面波的研究是这个领域内的热点，而气泡的形成研究大多局限在静止液面上液滴冲击的相关现象之中，而对于振动液体气泡产生的过程以及气泡尺寸数量分布的情况较少有研究涉及到。本文设计了振动液体内自发形成气泡的相关实验，利用高速摄像技术，对振动液体内气泡产生的过程以及液体内气泡的分布情况进行了记录，进而分析了对实验中液体内气泡产生的途径与机理，并对这个现象和静止液面情况下液滴冲击现象之间的联系和区别进行了研究。本文还对振动液体内气泡的尺寸数量分布的所具有的特点及其影响因素进行了归纳总结，有助于振动液体内气液现象的进一步探索。
　　论文的主要内容分述如下
　　第一章，介绍了液滴冲击以及振动液体表面波和内部气泡运动相关现象的研究状况，论述了国内外学者在这些领域取得的研究成果和进展，概括了国内外研究中这些现象的特点和机理，在此基础之上，阐述了本课题研究的意义与内容。
　　第二章，提出了研究振动液体内气泡产生与分布现象的实验研究方案，依据现有的实验条件，设计搭建了用于完成本课题研究的实验装置系统;确定了实验研究的方法和采用的技术，设计了实验的过程和设置，获取了预期所要得到的实验结果。
　　第三章，对实验获取的数据结果进行了分析。研究了在振动水中产生气泡所要达到的临界条件，发现了振动要素对气泡产生条件的影响。并且对振动液体内气泡尺寸数量分布曲线以及索特平均直径随时间变化的特点进行了分析，研究了振动的要素以及液体的粘度等性质对于液体内气泡分布的影响。对气泡分布的曲线进行了拟合，发现了振动水中气泡分布的规律。
　　第四章，研究了振动液体表面气泡产生现象。根据拍摄得到的振动液体表面气泡产生动态过程图像，对气泡产生的来源进行了分类和归纳。对各种气泡产生类型的动态过程和机理进行了分析，并且与静止液面上液滴冲击的现象进行了比较，发现了振动液面下气泡产生所具有的独特现象。分析了不同方式下产生的气泡尺寸特点，对液体内气泡分布的规律进行了一定的解释。
　　第五章，对本文的主要研究内容与成果进行总结，并对本课题后续有待于进一步研究的工作和方向进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 气泡现象

1．1．2 振动现象

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 主要研究内容

第2章 实验系统与气泡测量

2．1 实验仪器与装置

2．1．1 容器装置

2．1．2 振动装置

2．1．3 信号与控制装置

2．1．4 测量记录装置

2．2 光照及拍摄方式

2．3 图片处理以及气泡测量

2．3．1 图像的去噪处理

2．3．2 图像的气泡识别与测量

2．4 小结

第3章 振动液体内气泡产生条件与尺寸分布

3．1 振动液体内气泡出现条件

3．2 振动水中气泡尺寸

3．2．1 振动水中气泡尺寸数量分布

3．2．1 振动水中气泡索特平均直径

3．2．3 振动水中气泡分布曲线拟合

3．3 硅油中气泡的尺寸

3．3．1 振动硅油中气泡尺寸数量分布

3．3．1 振动硅油中气泡索特平均直径变化

3．4 小结

第4章 振动液体内气泡产生与运动

4．1 Mesler气泡

4．2 腔体气泡

4．3 混合气泡

4．4 反气泡

4．5 Mesler气泡和空腔气泡尺寸分布

4．6 方形容器的气泡迁移现象

4．7 小结

第5章 总结和展望

5．1 本课题研究总结

5．2 展望

参考文献