功能性多孔介质中气泡输运调控的格子Boltzmann分析

摘要

为提高毛细蒸发海水淡化技术中的蒸发效率,多孔介质层需要维持一定的毛细压力,同时还要确保气泡能够快速通过.基于此背景,本文建立了多孔介质参数化模型,探究了气泡穿越多孔介质间隙过程的运动特征,研究在保持一定孔隙毛细压力的同时,通过调控孔道尺寸及排布从而使气泡能够更快速地通过多孔介质层.基于格子Boltzmann伪势模型分析了多孔介质孔隙率、壁面润湿特性、孔道排布及气泡水平方向初速度等对气泡形貌、上升速度、与壁面平均接触面积及孔隙毛细力的影响,获得了多孔介质的孔隙率设计范围,骨架润湿特性调控以及孔道排布方式的选择依据.同时还获得了在实际蒸发过程中,可以使气泡存在一定的水平方向初速度,从而能够更快地脱离多孔介质的策略.