Численное исследование влияния вибраций на взаимодействие в ансамбле газовых пузырьков и твердых частиц в жидкости

Автор: Коновалов Владимир Владиславович, Любимова Татьяна Петровна

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 1 т.12, 2019 года.

Бесплатный доступ

Известно, что линейно-поляризованные поступательные вибрации могут приводить к многократному увеличению сечения захвата осаждающихся твердых частиц всплывающим в жидкости одиночным газовым пузырьком. Данный факт имеет важное теоретическое и прикладное значение в использовании вибраций для интенсификации процесса флотации, в котором всплывающих пузырьков участвует множество. В настоящей работе в рамках двухмерной постановки задачи численно исследован захват твердых частиц ансамблем газовых пузырьков в жидкости, которая подвергается воздействию высокочастотных вибраций малой амплитуды. В качестве инструмента численного решения применен пакет ANSYS Fluent. Полученные поля осредненной и пульсационной компонент скорости течения обрабатывались затем собственным кодом с целью вычисления траекторий движения малых частиц из некоторого, расположенного в расчетном домене, «облака». При описании сил, действующих на частицу, учитывались присоединенная масса жидкости, сила тяжести с архимедовой силой, сила Стокса, наследственная сила Бассэ, а также вибрационная сила, возникающая вследствие неоднородности пульсационного поля...

Еще

Процесс флотации, вибрации, жидкость, ансамбль газовых пузырьков, захват твердых частиц

Короткий адрес: https://sciup.org/143167064

IDR: 143167064   |   УДК: 534-143;   |   DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.1.5

Numerical study of the effect of vibrations on the interaction in an ensemble of gas bubbles and solid particles in a liquid

It is known that linearly polarized translational vibrations can lead to a multiple increase in the capture cross section of deposited solid particles by a single gas bubble suspended in a liquid. This fact is of great theoretical and practical importance in the use of vibrations to intensify the flotation process, in which, however, many pop-up bubbles are involved. In the present work, in the framework of a two-dimensional formulation of the problem, the capture of solid particles by an ensemble of gas bubbles in a liquid that is exposed to high-frequency vibrations of small amplitude is numerically investigated. The ANSYS Fluent package was used as a numerical solution tool. The fields of the averaged and pulsation components of the flow velocity obtained in it were then processed with the own code in order to calculate trajectories of the movement of small particles from some “cloud” located in the calculation domain. Of the forces acting on the particle, the added mass of the fluid, the force of gravity with the Archimedean force, the Stokes force, the hereditary Basse force, and alse the vibration force due to the inhomogeneity of the pulsation field were taken into account...

Еще

Список литературы Численное исследование влияния вибраций на взаимодействие в ансамбле газовых пузырьков и твердых частиц в жидкости

  • Bjerknes C.A. Hydrodynamische Fernkräfte: fünf Abhandlungen über die Bewegung kugelförmiger Körper in einer inkompressiblen Flüssigkeit (1863-1880). Leipzig: Wilhelm Engelmann, 1915. 61 S.
  • Алексеев В.Н. Силы, действующие на твердые частицы со стороны пузырька в звуковых полях//Акустический журнал. 1991. Т. 37. № 4. С. 597-604.
  • Lyubimov D.V., Klimenko L.S., Lyubimova T.P., Filippov L.O. The interaction of a rising bubble and a particle in oscillating fluid//J. Fluid Mech. 2016. Vol. 807. P. 205-220.
  • Заичкин Е.В., Любимов Д.В. Поведение взвешенного в жидкости тела в поле торсионных вибраций//Вибрационные эффекты в гидродинамике/Под ред. Д.В. Любимова. Пермь: Изд-е Перм. ун-та, 2001. Вып. 2. С. 97-109.
  • Любимов Д.В., Любимова Т.П., Черепанов А.А. Динамика поверхностей раздела в вибрационных полях. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 216 c.
  • Bozzano G., Dente M. Single bubble and drop motion modeling//AIDIC Conference Series. 2009. Vol. 9. P. 53-60.
  • Dai Z., Fornasiero D., Ralston J. Particle-bubble collision models -a review//Adv. Colloid Interface Sci. 2000. Vol. 85. P. 231-256.
  • Lyubimov D.V., Klimenko L.S., Lyubimova T.P., Filippov L.O. Surfactant effect on interaction of rising bubble and particle in a liquid subjected to vibrations//J. Phys.: Conf. Ser. 2017. Vol. 879. 012022.
Еще