摘要: 颗粒的近壁面沉降是最近多相流领域的热点问题，而分层流体是自然界和工程应用中的常见形式。分层流体中，颗粒沉降受到许多因素的影响，例如上下层流体物理化学性质、颗粒的粒径以及密度、沉降初始条件等。研究分层流体中近壁颗粒沉降，探索壁面效应... 展开 颗粒的近壁面沉降是最近多相流领域的热点问题，而分层流体是自然界和工程应用中的常见形式。分层流体中，颗粒沉降受到许多因素的影响，例如上下层流体物理化学性质、颗粒的粒径以及密度、沉降初始条件等。研究分层流体中近壁颗粒沉降，探索壁面效应和分层流体对颗粒沉降的影响机制是非常有趣的科学问题，同时也对相关实验技术提出了新的要求。 本文利用高速阴影成像系统对分层流体中颗粒的近壁面沉降特性进行了研究。主要关注颗粒在穿透分层界面时产生的液柱、附着在颗粒表面的液滴、颗粒的沉降轨迹以及沉降速度。研究表明，由于界面张力的存在，颗粒不是直接穿透界面，而是在界面的拉扯下继续沉降，形成一段液柱。沉降到一定距离之后才将液柱扯断，同时会在颗粒的表面附着上一颗液滴，附着液滴的形状及取向由下层流体粘度决定。在相同的运动距离内，密度较小的颗粒产生的液柱先扯断，密度较大的颗粒则需要更长的运动距离才能扯断液柱。颗粒在穿透分层界面时速度会有很大的波动，这是由上下层流体粘度比决定的。壁面对于液柱的扯断高度、附着液滴的体积以及颗粒的沉降速度影响并不是很大，但会导致附着液滴倾斜。在无量纲分离距离较小时，颗粒的水平迁移速度波动较大。随着颗粒与壁面的初始释放间距的增大，颗粒的横向迁移距离减小，颗粒受到的壁面效应减弱。颗粒密度越大惯性效应越强，壁面效应作用越小。 收起