氣泡於水平板面成長與脫離之研究

田文斌(Wen-Bin Tian)

指導教授 ： 李雄略

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2007年)

摘要

本研究是利用數值方法模擬在常溫常壓下的純水溶液底部板面施加二氧化碳通量，當物理性質在不變的情況下水溶液中的二氧化碳濃度達到過飽和時，則氣泡表面因為二氧化碳濃度梯及氣泡底部灌入二氧化碳通量的影響，氣泡在板面上某特定區域內成長之後脫離，並且在氣泡成長過程中氣泡是以固定接觸角和氣泡形狀模式的方式在板面上滑移。
在固定氣泡高度和氣泡接觸角下會有無限多組氣泡形狀模式，在數值計算中我們皆用同1種氣泡形狀模式，以避免在模擬氣泡成長過程中，氣泡在任何固定高度下其外型皆以不同之氣泡形狀模式成長。
氣泡底部的接觸面積和氣泡的體積是影響氣泡脫離板面的關鍵，
氣泡成長過成中可以得知氣泡底部的接觸面積和氣泡的體積會逐漸增加後在減小，氣泡底部的接觸面積達到最大時，氣泡的底部面積會開始快速內縮，在底部面積內縮期間氣泡體積卻維持一定，在相同氣泡體積下的氣泡形狀模式並不唯一，氣泡將固定體積下改變氣泡形狀模式，並且將氣泡的體積除以底面積後我們發現隨著氣泡的高度增加其斜率是以倍數增加，底部接觸面積最大值時的斜率是小於體積的最大值，故我們以底部接觸面積最大值時作為氣泡脫離板面的時機。
在氣泡成長數顆之後水溶液內的二氧化碳濃是不斷的升高，第1顆氣泡成長是需要比較長的時間，這是因為水溶液內的二氣化碳濃度並未完全受到水溶液底部二氧化碳通量的影響，但在成長數顆後單1氣泡成長時間是成線性增加。
在計算過程中改變水溶液半徑大小和底部二氧化碳通量大小來討論成長20顆後每1顆氣泡所花費的成長時間，若將水溶液半徑減小和增加水溶液底部二氧化碳通量皆有助於縮短單1氣泡成長時間。

關鍵字

氣泡 ； 氣泡成長 ； 氣泡脫離 ； 孔穴 ； 過飽和溶液

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無資料

並列關鍵字

bubble ； bubble growth ； bubble departure ； cavities ； supersaturated solutions

參考文獻

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