基于格子Boltzmann方法的超声声压作用下多孔介质中油滴迁移特性研究

作     者：于嘉傲 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵芳;赵健

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：格子Boltzmann方法 超声波 油滴 迁移 多孔介质 

摘      要：超声波技术由于其高能低成本的优点广泛应用于工业、医学和生活中,而超声声压作用会对多孔介质中油滴的脱除产生影响,在提高脱油效率上具有很大的潜力,故本文对超声声压作用下多孔介质中的油滴迁移过程进行研究。本文对油滴在超声作用下尺寸变化过程进行实验研究,为研究不同尺寸的油滴在超声作用下多孔介质中迁移特性提供了基础。基于格子Boltzmann方法进行模型的建立,对超声声压作用下油滴在孔隙通道内运动过程进行模拟研究,改变油滴尺寸和声压幅值等条件以探究超声声压作用下油滴在孔隙通道内的运动特性。在此基础上,对多孔介质中油滴的迁移特性进行模拟并通过实验验证,通过模拟分析油滴尺寸和不同孔隙通道对油滴在多孔介质中迁移特性的影响,此外还对超声作用下油滴在多孔介质中脱除过程进行数值模拟,研究了油滴分布、含油率和声压幅值对多孔介质中油底脱除的影响。研究表明:大油滴在超声作用下会破碎成小的油滴,超声功率越大,受到空化微射流影响下的油滴尺寸越小。超声的声压幅值对油滴在孔隙通道内的运动有重要的影响,声压幅值设置为0.05MPa相较0.1MPa和0.2MPa的脱除用时分别慢了154.90%和340.20%。在多孔介质中,声压幅值越大,油滴脱除速度越快,脱油率越大。当声压幅值相同时,油滴尺寸对于油滴在多孔介质孔隙内运动也有着重要的影响,油滴的尺寸越小在孔隙中迁移速度越快,当油滴尺寸小于孔隙宽度时,将会在孔隙内不受固体壁面阻挡的快速穿行。