ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Качественные закономерности движения газовых пузырей в жидкости из "Механика двухфазных систем " Таким образом, ясно, что в газах (и, как несложно убедиться, в маловязких жидкостях) соотношения (5.23) и (5.24) применимы лишь к движению очень малых частиц (диаметром менее 0,1 мм). Важно также представлять себе, что скорости движения таких частиц очень невысоки. Так, в рассмотренном примере пылинка радиусом 32 мкм будет падать в воздухе со скоростью /qo = 0)24 м/с, причем ясно, что более крупные частицы и, следовательно, большие скорости падения приведут к невыполнению условия Re 1. [c.201] Во всех приведенных соотношениях w — характерная скорость процесса, индексы и относятся соответственно к газовой и жидкой фазам. [c.202] Как будет показано далее, использование методов теории подобия особенно эффективно при анализе так называемых предельных задач механики двухфазных сред, т.е. таких случаев, когда для процесса не существенны некоторые из четырех выше названных сил. [c.205] Эта формула с точностью до постоянной совпадает с формулой Стокса (5.24) для движения твердой сферы. О значении onst в случае движения газовых пузырей будет сказано далее. [c.207] Область 2 соответствует движению сферических пузырей при Re 1. Сохранение сферической формы пузырька предполагает выполнение сильного неравенства We 1, однако практически можно считать пузырек приближенно сферическим до We 1. При всплытии газовых пузырьков в воде область 2 простирается до Re = 300—400, т.е. до 0,6 мм. При движении газовых пузырьков в минеральном масле условию We 1 отвечает радиус = 1,4 мм, так что на кривой 17 (R ) для минерального масла область 2 охватывает весьма узкий диапазон размеров пузырьков. [c.207] Характер обтекания пузырька в рассматриваемой области мало отличается от такового в области 1. Некоторые оценки показывают возможность появления очень узкой зоны отрыва в окрестности кильватерной линии (см. рис. 5.7). [c.207] Область 3 характеризуется прямолинейным движением сплющенных в виде эллипсоида вращения пузырей. Наблюдения за воздушными пузырьками в воде показывают, что эта область охватывает значения Re от 300—400 до приблизительно 500 (R 0,6—0,8 мм). По данным Харпера [59], верхняя граница рассматриваемой области для маловязких жидкостей соответствует We = 3,2—3,7. При больших значениях We движение пузырей становится неустойчивым. В работе Хабермана и Мортона нет прямого указания о верхней границе области устойчивого прямолинейного всплывания эллипсоидальных пузырей в вязких жидкостях. На рис. 5.6 эта граница обозначена, исходя из условия We = 3,5. [c.207] Поскольку плотность и вязкость газа в пузырьке намного меньше плотности и вязкости жидкости, обтекание эллипсоидальных пузырей сохраняется безотрывным даже за пределами экваториального (миделевого) сечения. Однако в окрестности задней критической точки зона отрыва, по-видимому, существует (см. рис. 5.7). [c.207] При движении крупных пузырей в вязких жидкостях, когда числа Re не очень велики (Re = 50—250), в кормовой части пузыря образуется система парных вихрей (рис. 5.8, а). При больших числах Re Б кормовой зоне отчетливо виден турбулентный след, характерный для отрывного обтекания жидкостью таких тел, как твердые диски, сферы (рис. 5.8, б). [c.209] Формула (5.29) нашла надежное подтверждение в опытах, причем значение константы с точностью 5 % оказалось равным единице. [c.209] Строгое аналитическое решение для скорости всплытия газовых пузырьков было получено лишь для области I. Для пузырьков, соответствующих областям 2, i и 5, имеются достаточно надежные приближенные аналитические решения. Краткий анализ этих решений приводится ниже. [c.210] Вернуться к основной статье