热力学与催化杂志
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抽象的

研究减少和微重力条件对固定在液体中固体表面上的单气泡（滴）行为的影响

迈克尔·肖赫德布罗德

对低重力和微重力条件下气泡（液滴）行为的研究可用于飞机和天基气液管理系统的概念设计。考虑重力和微重力条件的变化对固定在固体表面上的气泡（液滴）行为的影响非常重要，因为这种影响可能比其他外力作用更强烈。本研究的主要目的是研究减少和微重力条件对固定在液体中固体表面上的单个气泡（液滴）行为的影响。它已经开发出一种新的数学技术来模拟在减压和微重力条件下固定在液体中的固体表面上的气泡（液滴）的行为。这些技术已用于对气泡（液滴）轮廓行为进行建模，并计算其在减少、增加和微重力条件下的常见表面能变化。该模型还用于估计在这些条件下气泡（液滴）从固体表面撕裂和固定在固体表面上的情况。所开发模型的数值计算可以确定，在重力减小的情况下，气泡（液滴）在液体中的固体表面上“升高”，并且其公共表面能是免费的。体积（举例）为 1.9-2.2 cm3 的气泡从固体表面撕裂，其自由能转化为气泡从顶部跳到液体底部的动能。气泡的体积为 2.3-2。8 cm3 被固定在固体表面上，它们的自由能被消耗在固体表面上的气泡振荡上。在重力增加的条件下，气泡（液滴）“放置”在液体中的固体表面上，并且公共表面能不是自由的，并且它消耗在固体表面上的气泡（液滴）振荡上。

所开发模型的理论结论和数值计算已在抛物线飞行器的试验中得到验证。测试证明，所开发的模型可以正确模拟气泡和液滴的轮廓行为、它们共同的表面能变化，并估计它们在减压和微重力条件下从固体表面撕裂和固定的条件。该模型的计算机技术可以模拟考虑微重力条件（g=0）下不同外力影响下的气泡和液滴行为。此外，使用开发的模型可以通过控制表面张力和内聚角的变化（非极性反应作用）来控制微重力下的气泡和液滴行为。