基于分子模拟方法的纳米气泡溃灭过程分析OA北大核心CSTPCD

采用分子动力学模拟方法研究纳米气泡逐渐凹陷并发展至溃灭的过程,本文主要研究冲击速度和气泡尺寸对纳米气泡溃灭的动力学特性影响机制.结果表明:纳米气泡溃灭大体上经历三个阶段.首先是气泡外侧水分子压缩阶段,然后是冲击波导致液膜稳定结构被破坏阶段,最终发展至气泡完全溃灭阶段;在冲击速度较大时,较小尺寸气泡在更强的冲击效果作用下,气泡溃灭时间更短;纳米气泡溃灭后高速射流后在速度等高线右端形成凸起,随着气泡尺寸和冲击速度增大,凸起程度就越大,水分子向气泡中心汇集,在气泡上方和下方形成涡旋结构,有效的增强了流体内部传质作用;随着气泡尺寸和冲击速度的增大,气泡周围密度也逐渐增大,气泡完全时溃灭时局部密度可达1.5 g/cm^(3)附近;当气泡体系衰减至一半时,出现水锤冲击效应,随着气泡尺寸和冲击速度的增大,水锤冲击作用愈发明显,对于u_(p)=3.0 km/s,D=10 nm的纳米气泡结构塌陷后射流水锤冲击所形成的局部压强可达30 GPa.