导　　师： 杨日福

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 超声波作用于液体时产生的超声空化能够对植物细胞壁造成破坏,促使细胞内的物质加速流出,提高提取物的提取得率。而电场会对细胞膜产生不可逆的破坏,促进细胞内目标组分的流出,提高有效成分的提取得率。利用超声的破壁作用和静电场的破膜作用,超声-静电场耦合提取成为提取技术当中新兴的热点。为了进一步探明超声协同静电场提取技术的机理,运用数值模拟方法研究静电场对空化泡动力学行为的影响。首先建立超声空化泡动力学模型,对没有电场作用时超声空化泡的动力学行为特性进行研究;然后通过加入电场模块和电场控制方程构建静电场作用下超声空化泡动力学模型,通过数值模拟分析静电场对空化泡动力学行为的改变,进而分析超声-静电场协同作用的机理。本文研究内容分为两个部分:一是对超声空化泡动力学行为的数值模拟,基于流体动力学基本控制方程和VOF模型,在Fluent 14.5软件环境下加入超声作用建立超声空化泡动力学模型。数值模拟计算得到超声空化泡一个周期内气液交界面的变化情况的图像。根据数值模拟结果创新的建立了评价空化反应程度的标准,依据这一标准并结合空化泡气液交界面的情况对超声参数对空化反应的影响进行了研究。计算结果表明:(1)在其他条件相同的情况下,在1MPa范围内,超声声压幅值为3 MPa时空化效果最好;(2)当超声频率大于20 kHz时,空化效果随着超声频率的增大而降低,(3)对于相同频率的双频超声,较声压幅值为其两倍的单频超声有更好的空化效果;(4)对于不同频率的双频超声,空化效果受到频率差的影响.二是在超声空化泡动力学模型的基础上,将介电电泳力以体积力的形式加入到动量守恒方程当中,并通过FLUENT软件加入电场模块和电场控制方程,构建静电场作用下超声空化泡动力学模型并进行数值�

关 键 词： 超声空化泡 计算流体力学 模型 数值模拟 高压静电场 气液交界面

领　　域： [] []