非均匀电场作用下气泡生长及运动特性

杨世杰，王军锋，张伟，王东保

（江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江212013）

1882 年Rayleigh[1]分析了带电液滴破碎的临界条件，提出了经典的瑞利极限理论。在此基础上，电场作用下的多相流理论研究不断深入，并逐渐应用于实际工业生产中。如喷墨印刷[2]、锅炉中的沸腾[3]、化工反应[4]、污水处理[5−6]等。目前，对于液体作为离散相的荷电多相流系统的研究引起人们的关注，由于电场作用下液体易于荷电，根据荷电过程中可产生不同尺寸的液滴和多种的破碎与分散模式。其中，Jaworek等[7]基于电场强度的变化将液滴破碎模式分为滴状模式、微滴模式、纺锤模式、多纺锤模式、锥射流模式、震荡模式、旋转模式和多股射流模式。近年来，王军锋等[8]对电场作用下的液−液两相流分散进行了研究，将乙醇在大豆油中的分散模式分为滴状模式、摆动模式、枝杈状模式、膜状模式，并提出枝杈状模式及膜状模式能极大地强化生物柴油制备过程中的酯化反应。

以液相为连续相，气相作为分散相的气液两相流也开始得到学者们的关注。Zaky和Nosseir[9]首次发现了空气气泡在变压器油中的电分散过程，并提出随着电压升高气泡尺寸不断减小，毛细管内压力增 加。Shin 和Yiacoumi 等[10]以及Tsouri 等[11]利 用电场作用在水中获得了微米级气泡，并将气泡的分散模式分为滴状模式、混合模式和喷雾模式。在此基础上，王军锋等[12]对电场作用下的气泡分散进行了深入研究，并提出了滴状模式气泡的尺寸预测模型。Sunder等[13]对交流电场作用下的气泡动力学特性进行了研究，发现电场能精确地控制气泡尺寸。……