Влияние поверхностно-активного вещества на скорость всплытия пузырька в вязкой жидкости | Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 84. DOI: 10.17223/19988621/84/7

Влияние поверхностно-активного вещества на скорость всплытия пузырька в вязкой жидкости

Проведено численное исследование скорости всплытия одиночного газового пузырька в вязкой жидкости с растворенным поверхностно-активным веществом (ПАВ) и характеристик гидродинамического и диффузионного процессов на свободной поверхности в условиях доминирования сил вязкого трения над гравитационными силами. Представлена оригинальная методика расчета с учетом сил поверхностного натяжения и эффекта Марангони. Продемонстрированы эффекты влияния концентрации поверхностно-активных веществ на характеристики гидродинамического и диффузионного процессов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 7

Ключевые слова

газовый пузырек, вязкая жидкость, поверхностно-активное вещество, всплытие, скорость, численное моделирование, параметрические исследования

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Борзенко Евгений Иванович	Томский государственный университет	доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной газовой динамики и горения	borzenko@ftf.tsu.ru
Усанина Анна Сергеевна	Томский государственный университет	кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИПММ	usaninaanna@mail.ru
Шрагер Геннадий Рафаилович	Томский государственный университет	доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой прикладной газовой динамики и горения	shg@ftf.tsu.ru

Всего: 3

Ссылки

Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматлит, 1959. 700 с.

Pang M., Jia M., Fei Y. Experimental study on effect of surfactant and solution property on bubble rising motion //j. Mol. Liq. 2023. V. 375. Art. 121390. 10.1016/j.molliq. 2023.121390.

Fayzi P., Bastani D., Lotfi M. A note on the synergistic effect of surfactants and nanoparticles on rising bubble hydrodynamics // Chem. Engineering & Processing: Process Intensification. 2020. V. 155. Art. 108068.

Luo Y. et al. Experimental Study of the Effect of the Surfactant on the Single Bubble Rising in Stagnant Surfactant Solutions and a Mathematical Model for the Bubble Motion // Ind. Eng. Chem. Res. 2022. V. 61 (26). P. 9514-9527.

Архипов В.А., Васенин И.М., Усанина А.С. Динамика всплытия пузырька в присутствии поверхностно-активных веществ // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2016. № 2. C. 142-151.

Fleckenstein S., Bothe D. Simplified modeling of the influence of surfactants on the rise of bubbles in VOF-simulations // Chem. Eng. Sci. 2013. V. 102. P. 514-523.

Pesci C. et al.Computational analysis of single rising bubbles influenced by soluble surfactant //j. Fluid Mech. 2018. V. 856. P. 709-763.

Matsumoto Y., Uda T., Takagi S. The Effect of Surfactant on Rising Bubbles // IUTAM Symposium on Computational Approaches to Multiphase Flow. Dordrecht: Springer Netherlands, 2004. P. 311-321.

He Z., Maldarelli C., Dagan Z. The size of stagnant caps of bulk soluble surfactant on the interfaces of translating fluid droplets //j. Colloid Interface Sci. 1991. V. 146 (2). P. 442451.

Kentheswaran K. et al. Direct numerical simulation of gas-liquid mass transfer around a spherical contaminated bubble in the stagnant-cap regime // Int. J. Heat Mass Transf. 2022. V. 198. Art. 123325.

Manikantan H., Squires T.M. Surfactant dynamics: hidden variables controlling fluid flows //j. Fluid Mech. 2020. V. 892. P. 1-115.

Якутенок В.А., Борзенко Е.И. Численное моделирование течений вязкой несжимаемой жидкости со свободной поверхностью на основе метода SIMPLE // Математическое моделирование. 2007. Т. 19, № 3. P. 52-58.

Patankar S.V. Numerical heat transfer and fluid flow. Hemisphere Pub. Corp., 1980. 197 p.

Васенин И.М., Сидонский О.Б., Шрагер Г.Р. Численное решение задачи о движении вязкой жидкости со свободной поверхностью // Доклады АН СССР. 1974. T. 217, № 2. P. 295-298.

Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы сплайн-функций. М.: Наука, 1980. 352 p.

Askar S.S., Karawia A.A. On Solving Pentadiagonal Linear Systems via Transformations // Math. Probl. Eng. 2015. V. 2015. Art. 232456. P. 1-9.

Bhaga D., Weber M.E. Bubbles in viscous liquids: shapes, wakes and velocities //j. Fluid Mech. 1981. V. 105 (1). P. 61-85.