声波在汽/气/液多相流动中的传播

摘要

声波在汽/气混合泡液体中传播现象的研究具有重要的理论与现实意义，如提高化学反应速率、优化反应器结构等。溶于液体中的不凝结气体与蒸汽形成汽/气混合泡，其振荡特性改变液体的固有属性，影响声波传播的波速与能量耗散。由于汽/气液多相流动中存在着相变等现象，使得声波在复杂多项流动中的传播问题一直没有系统的解决方案。针对此问题，本文对声波在汽/气混合液体中传播的研究做了如下工作:
　　首先，根据波速随频率变化特性提出了声波在汽/气液体中传播的波速的三个区域，并用高频与低频截断频率将其分隔开来。“区域2”中波速振荡剧烈，而“区域1”与“区域3”中波速变化小可以看作定值，分别用高频与低频恒定波速表示。随后分析并讨论两个截断频率与恒定波速的影响因素。研究发现，高频恒定波速是定值，其值为声波在液体中的传播速度。空隙率、混合泡半径及蒸汽质量分数均在不同程度上影响截断频率与低频恒定波速。
　　其次，重点研究了声波在汽/气混合泡液体中传播的最小波速。根据最小波速的位置将声波传播行为分成两类。当蒸汽质量分数较大时，最小波速在共振频率区域;当蒸汽质量分数较小时，最小波速存在于低频区域，两者以临界蒸汽质量分数为界。详细地讨论了重要参数（空隙率、气泡半径与蒸汽质量分数等）对最小波速和临界蒸汽质量分数的影响。

目录

声明

摘要

符号表

图表索引

1．1 研究背景

1．2 声波在含气泡和汽泡流动中的传播

1．3 相关应用

1．3．1 CFD模型

1．3．2 超声化学

1．3．3 液态金属

1．3．4 其它

1．4 本文研究方法及内容

第2章 基本方程及求解

2．1 基本方程

2．1．1 泡壁动力学方程

2．1．2 泡内部气体流动方程

2．2 理论求解

2．3 特殊情况

2．4 简化公式

2．4．1 高频简化公式

2．4．2 低频简化公式

2．5 本章小结

第3章 声波在汽／气液多相流动中的传播速度和耗散

3．1 计算算例介绍

3．2 传播情况介绍

3．3 截断频率及其影响因素

3．3．1 低频截断频率

3．3．2 高频截断频率

3．4 极限情况下的波速及其影响因素

3．4．1 低频情形

3．4．2 高频情形

3．5 本章小结

第4章 声波在多相流动中的最低波速的计算及分析

4．1 两种类型

4．2 影响参数

4．3 本章小结

5．1 主要结论

5．2 发展与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢