- Код статьи
- S30346053S0040357125020073-1
- DOI
- 10.7868/S3034605325020073
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 59 / Номер выпуска 2
- Страницы
- 79-89
- Аннотация
- Представлены результаты математического моделирования нестационарной задачи всплытия газового пузырька в вязкой жидкости с растворенным в ней поверхностно-активным веществом (ПАВ). Постановка задачи записана с учетом эффектов адсорбции и десорбции ПАВ на межфазной границе и зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации по закону Ленгмюра. Численный алгоритм решения основан на оригинальной методике Лагранжа-Эйлера, позволяющей явно выделять свободную поверхность на дискретном уровне и реализовывать естественные граничные условия на ней. Изучен процесс установления стационарной скорости всплытия пузырька и выполнены параметрические исследования влияния объемной концентрации ПАВ и размера пузырька на стационарную скорость и структуру течения в его окрестности. Представлены распределения компонент вектора скорости и поверхностной концентрации вдоль межфазной границы, демонстрирующие влияние эффекта Марангони на процесс всплытия.
- Ключевые слова
- газовый пузырек вязкая жидкость поверхностно-активное вещество сорбция параметрические исследования численное моделирование
- Дата публикации
- 01.04.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 50
Библиография
- 1. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИФМЛ, 1959.
- 2. Clift R., Grace J.R., Weber W.E. Bubbles, Drops, and Particles. New York: Academic Press, 1978.
- 3. Farsoiya P.K., Popinet S., Stone H.A., Deike L. Coupled volume of fluid and phase field method for direct numerical simulation of insoluble surfactant-laden interfacial flows and application to rising bubbles // Phys. Rev. Fluids. 2024. № 9. P. 094004.
- 4. Fdhila R.B., Duineveld P.C. The effect of surfactant on the rise of a spherical bubble at high Reynolds and Pelet numbers // Phys. Fluids. 1996. V. 8. P. 310.
- 5. Palaparthi R., Papageorgiou D.T., Maldarelli C. Theory and experiments on the stagnant cap regime in the motion of spherical surfactant-laden bubbles // J. Fluid. Mech. 2006. V. 559. P. 1.
- 6. Kentheswaran K., Dietrich N., Tanguy S., Lalanne B. Direct numerical simulation of gas-liquid mass transfer around a spherical contaminated bubble in the stagnant-cap regime. 2022. V.198. P. 123325.
- 7. Takemura F. Adsorption of surfactants onto the surface of a spherical rising bubble and its effect on the terminal velocity of the bubble // Phys. Fluids. 2005. V. 17. 048104.
- 8. Rubio A., Vega E.J., Cabezas M.G., Montanero J.M., Lopez-Herrera J.M., Herrada M.A. Bubble rising in the presence of a surfactant at very low concentrations // Phys. Fluids. 2024. V. 36. P. 062112.
- 9. Pang M., Jia M., Fei Y. Experimental study on effect of surfactant and solution property on bubble rising motion // J. Mol. Liq. 2023. V. 375. P. 121390.
- 10. Zhang B., Wang Z., Luo Y., Guo K., Zheng L. A mathematical model for single CO bubble motion with mass transfer and surfactant adsorption/desorption in stagnant solutions // Separation and Purification Technology. 2023. V. 308. P. 122888.
- 11. Sokovnin O.M., Zagoskina N.V., Zagoskin S.N. Hydrodynamics of motion of spherical particles, drops, and bubbles in non-newtonian liquid: experimental studies // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 4. P. 356.
- 12. Соковини О.М., Загоскина Н.В., Загоскин С.Н. Гидродинамика движения сферических частиц, капель и пузырей в невыютоновской жидкости. Экспериментальные исследования // Теорет. основы хим. технологии. 2013. Т. 47. № 4. C. 422.
- 13. Scriven L.E. Dynamics of a fluid interface Equation of motion for Newtonian surface fluids // Chem. Eng. Sci. 1960. V. 12 № 2. P. 98.
- 14. Stone H.A. A simple derivation of the time-dependent convective-diffusion equation for surfactant transport along a deforming interface // Phys. Fluids A: Fluid Dynamics. 1992. V. 2. P. 111.
- 15. Manikantan H., Squires T.M. Surfactant dynamics: hidden variables controlling fluid flows // J. Fluid Mech. 2020. V. 892. P. 1.
- 16. Borzenko E.I., Usanina A.S., Shrager G.R. Experimental and theoretical investigation of the effect of dissolved surfactant on the dynamics of gas bubble floating-up // Fluid Dynamics. 2024. Vol. 59. № 4. P. 741.
- 17. Борзенко Е.И., Усанина А.С., Шрагер Г.Р. Экспериментально-теоретическое исследование влияние растворенного поверхностно-активного вещества на динамику всплытия газового пузырька // Изв. РАН. МЖГ. 2024. № 4. C. 108.
- 18. Hayashi K., Motoki Y., van der Linden M.J.A., Deen N.G., Hosokawa S., Tomiyama A. Single Contaminated Drops Falling through Stagnant Liquid at Low Reynolds Numbers // Fluids. 2022. V. 7. № 55. P. 1.
- 19. Cuenot B., Magnaudet J., Spennato B. The effects of slightly soluble surfactants on the flow around a spherical bubble // J. Fluid Mech. 1997. V. 339. P. 25.
