绕圆柱非定常尾涡对液滴碰撞聚结影响的数值模拟

李 涛,金睿珠,谭更彬,刘宇飞,曹 兴,王志泉

(1.青岛科技大学 机电工程学院,山东 青岛266061;2.山东省思威安全生产技术中心,山东 济南250014)

在油包水型乳化液的破乳过程中,主要通过施加外部干扰因素,使液滴的运动状态以及界面膜发生相应的变化,以此来促进液滴之间的碰撞以及迅速聚结,目前电脱水法是应用最广泛的一种脱水方式[1-2]。ATTEN[3]和THORODDSEN 等[4]提出在油脱水过程中,加入气体吹扫装置来产生剪切层的方式产生剪切力且增加乳化液的流动性。有研究发现,湍流和剪切力可以促进水滴相互靠近同时也能抑制链的形成[5-7]。BAILES等[8]运用喷射气泡的方法来强化脉冲电场中液滴的相互作用。FRIEDEMANN 等[9]将剪切力和电场力共同作用于乳化液,发现分离效率有显著提高。SQUIRES等[10]证明液滴会积聚在涡流中高湍流度区域,使液滴间碰撞概率增加。MELHEIM 和FENANDEZ[11-13]分别研究了不同含水率、不同电导率乳化液在剪切流和电场共同作用下的分离效果,得出剪切流有利于提高液滴电聚结效率的理论,同时强调过大的剪切流会造成已经形成的大液滴再次发生破裂的情况,并得出湍流强度是实现液滴碰撞的重要参数,较弱的电场仅仅辅助了聚结过程的结论。刘忠等[14-15]、赵盛清等[16]对超细颗粒物的聚结以及在双圆柱绕流中颗粒物的团聚进行模拟,得到绕流对颗粒团聚的影响。张书斌[17-18]发现圆柱和涡片组合而成的新型湍流聚结室对颗粒物湍流聚结效果有明显的增强效果,在此基础上进一步探究出圆柱绕流中产生的涡流可以促进流场中小颗粒的聚结。……