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壳聚糖溶液水力空化泡动力学的数值模拟
现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2014, Vol.30, No.5
壳聚糖溶液水力空化泡动力学的数值模拟
黄永春,袁媛,吴宇,任仙娥,高海芳
(广西科技大学生物与化学工程学院,广西柳州 545006)
摘要:本文基于 Gilmore 空泡动力学模型,采用四阶Rung-Kutta 法,对孔板空化器中壳聚糖溶液水力空化泡的动力学特性进行
了数值模拟。考察了壳聚糖溶液浓度、溶液温度、孔板下游管道直径、孔板喉部直径、孔板入口压力、出口压力及空化泡初始半径对
壳聚糖溶液中空化泡运动的影响。模拟结果显示,对单个空泡而言,壳聚糖溶液浓度越高,空化产生的空化效应强度越弱,当浓度达
到 1%时,R /R 只有 8;溶液的温度越高,空化的强度越大,当温度达到 60 ℃时,R /R 达到 215;孔板下游管道直径越长,产
max 0 max 0
生空化效应越强,当下游管道直径为 100 mm 时,Rmax/R0 达到335;孔板喉部直径越小,空化效应越显著,当喉部直径为2 mm 时,
Rmax/R0 为290;孔板压力范围为0.1~0.5 MPa 之间,入口压力高,出口压力越低,空化效应越好;初始半径较小的空化泡对空化作用
的贡献更大,当初始半径为5 μm 时,Rmax/R0 为275。
关键词:壳聚糖;水力;空化泡;动力学;数值模拟
文章篇号:1673-9078(2014)5-150-155
Numerical Simulation of Hydrodynamic Cavitation Bubble Dynamics in
Chitosan Solution
HUANG Yong-chun, YUAN Yuan, WU Yu, REN Xian-e, GAO Hai-fang
(School of Biological and Chemical Engineering, Guangxi University of Technology, Liuzhou 545006, China)
Abstract: Based on equation of Gilmore, the dynamics of cavitation bubble in chitosan solution was investigated with the cavitation
reactor of orifice. By numerical simulation the effect of solution concentration, solution temperature, pipeline diameter of downstream, gular
diameter, inlet pressure, outlet pressure and initial bubble radius on the motion of cavitation bubble were discussed. The results showed that with
the increase of concentration, the amplitude of cavitation bubble decreased, and Rmax/R0 was only 8 when the concentration was 1%. The
amplitude of cavitation bubble increased when increasing of temperature and pipeline diameter of downstream, R /R reached 215 at 60 ℃ and
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