重力特性對(duì)由溫差和濃差引起的氣相生成過(guò)程的影響.pdf

1、微重力傳熱傳質(zhì)因?yàn)榭臻g科學(xué)的發(fā)展，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)和前沿。在池沸騰過(guò)程中，汽泡行為復(fù)雜，它涉及了汽泡在加熱壁面上核化、汽泡的生長(zhǎng)、汽泡的脫落以及相間傳熱傳質(zhì)等過(guò)程。光生物制氫的氫氣泡產(chǎn)生過(guò)程，涉及到很復(fù)雜的光生化反應(yīng)，很少有學(xué)者對(duì)此過(guò)程中的氣相產(chǎn)生具體過(guò)程進(jìn)行研究，研究中往往忽略了氫氣泡的產(chǎn)生，都是假設(shè)氫氣以組分的形式溶解在溶液中。本文采用VOF方法對(duì)不同重力加速度條件下池沸騰和氫氣泡生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)建立池沸騰中汽泡核化

2、及生長(zhǎng)過(guò)程中質(zhì)量與能量傳遞模型以及固定化細(xì)胞光生物制氫過(guò)程中氫氣泡的生長(zhǎng)模型，對(duì)汽泡（氫氣泡）生長(zhǎng)過(guò)程中幾何形態(tài)變化過(guò)程及溫度場(chǎng)（濃度場(chǎng)）和流場(chǎng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。
　　在重力對(duì)池沸騰過(guò)程的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，微重力條件下汽泡周圍的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布以及 Z方向和Y方向的速度分布與常重力情況下有顯著的差異，Marangoni效應(yīng)會(huì)引起汽液界面附近產(chǎn)生渦流。在微重力作用下的汽泡不是直接脫離加熱壁面，而是在加熱壁面上無(wú)規(guī)則地竄動(dòng)，

3、同時(shí)微重力還促進(jìn)了汽液界面上的傳熱。研究還表明，重力加速度越小，由表面張力引起的Marangoni對(duì)流越顯著。在微重力作用下，汽泡直徑的變化比較復(fù)雜，并與重力加速度的大小有關(guān)。在微重力條件下，微重力加速度越小，汽泡的直徑越大；當(dāng)重力加速度小到一定的值（0.00005g），汽泡的直徑與常重力條件下幾乎相同（稍比常重力大一點(diǎn)）。
　　研究還表明，在微重力下的池沸騰過(guò)程中，隨著系統(tǒng)壓力的增加，汽泡的直徑減?。浑S著主流過(guò)冷度的增加，汽泡的

4、直徑減小。隨著系統(tǒng)壓力的增加，壁面的換熱系數(shù)降低，且波動(dòng)的幅度減小。隨著主流過(guò)冷度的增加，壁面的換熱系數(shù)降低，且波動(dòng)的幅度也減小。
　　在重力對(duì)光生物制氫過(guò)程中氫氣泡生長(zhǎng)過(guò)程影響的研究表明，用 Fluent來(lái)獲取基質(zhì)通過(guò)固定化細(xì)胞光生物制氫過(guò)程中氫組份初始濃度場(chǎng)是可行的。在常重力作用下，氫氣泡不斷長(zhǎng)大過(guò)程中氫氣泡的位置在沿著水平方向和豎直方向上都發(fā)生了較大的變化。在微重力作用時(shí)，氫氣泡的位置在水平方向上發(fā)生了一定的變化，而在豎直方