Experimental Study on Three-Dimensional Bubble Rising Behaviours by Virtual Stereo Vision

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 199

فایل این مقاله در 14 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-16-4_014

تاریخ نمایه سازی: 19 بهمن 1401

چکیده مقاله:

This study addresses the measurement of three-dimensional (۳D) bubble rising behaviour in still water with bubble equivalent diameters ranging from ۲.۶۱ mm to ۵.۱۱ mm using high-speed imaging and virtual stereo vision technology. The bubble shape, ۳D trajectory/velocity, displacement angular frequency and terminal velocity of bubbles are analysed. The bubble equivalent diameter is obtained by the elliptic volume method. The bubbles are divided into small and large bubbles with a critical equivalent diameter of ۴.۴۹ mm, according to whether they are accompanied by deformation. The small bubbles (deq<۴.۴۹ mm) are spherical or ellipsoid, while the large bubbles (deq≥۴.۴۹ mm) exhibit ellipsoid, mushroom and hat shapes. The ۳D trajectory is obtained by ۳D reconstruction of bubble centroid coordinates. The rising trajectory of small bubbles shows ۳D spiral motion, while the pitch increases gradually with the increase in the equivalent diameter. The trajectory of large bubbles is a two-dimensional (۲D) zigzag. The bubble displacement curves in x- and z-directions are evaluated with third-order Fourier fitting. The results show that the bubble displacement frequency in the x and z-directions decreases with the increasing bubble diameter, and the displacement frequency in the xdirection is larger than that in the z-direction. The relative proportions of the viscous force, buoyancy, surface tension and inertial force on bubbles with different equivalent diameters are different, which leads to three trends in the vertical velocity of bubbles within the diameter range of this study. Finally, the bubble terminal velocity in still water is investigated. The terminal velocity first decreases and then increases with the increase in the equivalent diameter. The minimum value is ۱۶.۱۷ cm/s when the diameter of the bubble equivalent diameter is ۴.۴۹ mm. Moreover, the applicability of some classical prediction models is discussed.

نویسندگان

Q. Feng

School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, ۲۰۰۲۴۰, Shanghai, China

Q. Wang

School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, ۲۰۰۲۴۰, Shanghai, China

C. Y. Zhao

School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, ۲۰۰۲۴۰, Shanghai, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Bongiovanni, C., J. P. Chevaillier and J. Fabre (۱۹۹۷). Sizing ...
  • Clift, R., J. R. Grace and M. E. Weber (۱۹۷۸). ...
  • Davies, R. M. and G. I. Taylor (۱۹۵۰). The mechanics ...
  • Ellingsen, K. and F. Risso (۲۰۰۱). On the rise of ...
  • Ern, P., F. Risso, D. Fabre and J. Magnaudet (۲۰۱۲). ...
  • Fan, L. S. and K. Tsuchiya (۱۹۹۰). Bubble wake dynamics ...
  • Gaudlitz, D. and N. A. Adams (۲۰۰۹). Numerical investigation of ...
  • Gong, Z., J. Cai, B. Tan, F. Chen and R. ...
  • Guo, W. Y., X. F. Wang and X. Z. Xia ...
  • Khorasanizadeh, N., M. Karamoozian and H. Nouri-Bidgoli (۲۰۲۱). An experimental ...
  • Lee, S. L. P. and H. I. Lasa (۱۹۸۷). Phase ...
  • Lewandowski, B., M. Fertig, M. Ulbricht and G. Krekel (۲۰۱۹). ...
  • Li, X., P. Zhang, J. Li, W. Wang and G. ...
  • Liu, L., H. Yan, G. Zhao and J. Zhuang (۲۰۱۶). ...
  • Lunde, K. (۱۹۹۷). Observations on wakes behind spheroidal bubbles and ...
  • Magnaudet, J. and I. Eames (۲۰۰۰). The motion of high-reynolds-number ...
  • Maldonado, M., J. J. Quinn, C. O. Gomez and J. ...
  • Mei, Z. and X. Cheng (۲۰۲۲). Modeling of interfacial area ...
  • Mendelson, H. D. (۱۹۶۷). The prediction of bubble terminal velocities ...
  • Mougin, G. and J. Magnaudet (۲۰۰۱). Path instability of a ...
  • Naccache, M. F., A. A. Abdu and C. Abreu (۲۰۱۹). ...
  • Pourtousi, M., P. Ganesan, A. Kazemzadeh, S. C. Sandaran and ...
  • Saffman, P. G. (۱۹۵۶). On the rise of small air ...
  • Shew, W. L. and J. F. Pinton (۲۰۰۶). Dynamical model ...
  • Shim, G., J. Kim and C. Lee (۲۰۲۱). Path instability ...
  • Tomiyama, A., G. P. Celata, S. Hosokawa and S. Yoshida ...
  • Wang, S., L. Liu, S. B. Zhang, F. B. Wen ...
  • Zhang, T., Y. Qian, J. Yin, B. Zhang and D. ...
  • Zhang, Z. (۲۰۰۰). A flexible new technique for camera calibration. ...
  • Zhou, Y., P. Kang, Z. Huang, P. Yan, J. Sun, ...
  • نمایش کامل مراجع