微泡發生器流體動力學機理及其仿真與應用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 微泡發生器
• 流體動力學
• 數值模擬
• 氣液兩相流
• 微流體
• 聲學
• 生物醫學工程
• 化工過程
• 氣泡動力學
• 仿真技術

本書是作者十餘年來對微泡發生器的研究與開發、對流體動力學研究的總結。內容主要分為三個部分。

　　第一部分：以射流式微泡發生器為例，研究瞭微泡發生器流體動力學機理、微泡生成機理及射流微泡發生器、微泡生成三相流力學機理、基於CFD的數值模擬分析、浮選柱數學模型及微泡礦化機理。第二部分：應用實例研究，研究瞭射流式微泡發生器、鏇流式微泡發生器、混流式微泡發生器、自吸式剪切流微孔微泡發生器等流體型微泡發生器的性能，研發瞭微泡發生器性能分析評價係統。第三部分：採用電導法檢測液位、泡沫層厚度的研究，研發瞭檢測液位、泡沫層及其傳感器，設計瞭檢測裝置。

　　書中包含作者多年的研究經驗和研究成果，可以作為研究生和大學生的學習參考，也可以作為科研人員、工程技術人員從事微泡發生器開發、微泡浮選、微細粒物質分離等應用的參考。
 

第一部分微泡發生器流體動力學機理研究———以射流式微泡發生器為例
第一章緒論/ ３
１. １資源問題/ ３
１. １. １資源危機/ ３
１. １. ２中國的資源消耗/ ５
１. １. ３中國礦産資源的特點及麵臨的任務/ ７
１. ２浮選概述/ ８
１. ２. １浮選發展簡況/ ８
１. ２. ２微泡浮選的發展應用簡況/ ９
１. ３微泡浮選關鍵技術分析/ １２
１. ３. １微泡發生器/ １２
１. ３. ２微泡發生器研究近況/ １３
１. ４選題及研究內容/ １５
１. ４. １選題背景/ １５
１. ４. ２研究意義/ １７
１. ４. ３研究內容/ １７
 
第二章微泡生成機理及射流微泡發生器的研究/ １９
２. １射流式微泡發生器工作原理/ １９
２. ２微泡生成力學機理研究/ ２１
２. ２. １氣核作用/ ２１
２. ２. ２機理分析/ ２２
２. ２. ２. １微泡析齣機理/ ２２
２. ２. ２. ２吸氣生成微泡機理/ ２４
２. ２. ２. ３孔闆及擴散管的作用/ ２８
２. ３微泡生成的尺寸與分散/ ２９
２. ３. １微泡的尺寸/ ２９
２. ３. １. １析齣微泡的尺寸/ ３０
２. ３. １. ２孔闆對微泡尺寸的影響/ ３１
２. ３. １. ３射流生成微泡的尺寸/ ３１
２. ３. ２氣泡的分散/ ３２
２. ４微泡生成過程及力學分析/ ３３
２. ４. １力學分析/ ３３
２. ４. ２微泡生成過程分析/ ３８
２. ４. ２. １氣泡破碎機理分析/ ３８
２. ４. ２. ２氣泡兼併作用分析/ ４４
２. ４. ２. ３氣泡的結群/ ４５
２. ４. ２. ４氣泡在礦漿中的運動/ ４６
２. ４. ３礦粒對微泡生成的作用/ ４６
２. ５微泡發生器結構分析/ ４７
２. ５. １噴嘴/ ４８
２. ５. ２吸氣室及進氣管/ ４９
２. ５. ３混閤室/ ４９
２. ５. ４孔闆/ ５０
２. ５. ５喉管/ ５０
２. ５. ６擴散管/ ５１
２. ６微泡發生器充氣性能分析/ ５２
２. ６. １充氣量/ ５２
２. ６. １. １射流速度對充氣量的影響/ ５２
２. ６. １. ２微泡發生器的結構對充氣量的影響/ ５３
２. ６. ２氣泡分散度/ ５４
２. ６. ３氣泡分佈/ ５５
２. ６. ４含氣率/ ５５
２. ７本章總結/ ５７
 
第三章微泡生成三相流力學機理研究/ ５８
３. １流體力學發展概述/ ５８
３. ２多相流研究概述/ ５９
３. ２. １研究概況/ ６０
３. ２. ２顆粒軌道模型/ ６２
３. ２. ３歐拉多相模型/ ６４
３. ２. ４雙流體模型/ ６４
３. ２. ４. １雙流體模型及其發展/ ６４
３. ２. ４. ２歐拉及拉格朗日觀點比較和雙流體模型通式/６６
３. ２. ５氣、固、液三流體模型/ ６７
３. ２. ６紊流模型/ ６８
３. ３微泡發生器內三相流流動分析/ ６９
３. ３. １紊流流動/ ６９
３. ３. ２射流傳質/ ７０
３. ３. ３相間耦閤/ ７０
３. ３. ３. １氣液相間的動量傳遞/ ７１
３. ３. ３. ２氣固、液固相間的動量傳遞/ ７３
３. ３. ３. ３相間湍流相互作用/ ７３
３. ３. ３. ４相內作用/ ７３
３. ３. ４物理模型分析/ ７４
３. ４三相流混閤模型的建立/ ７５
３. ４. １瞬態方程組/ ７６
３. ４. ２時均方程組/ ７８
３. ４. ３湍流封閉模型/ ８０
３. ５常數及符號/ ８４
３. ６本章小結/ ８５
 
第四章基於ＣＦＤ 的數值模擬分析/ ８７
４. １ＣＦＤ 概述及ＦＬＵＥＮＴ 軟件/ ８８
４. １. １ＣＦＤ 的發展概況/ ８８
４. １. ２ＣＦＤ 數值模擬方法及主要流程/ ８８
４. １. ３ＦＬＵＥＮＴ 軟件簡述/ ９０
４. ２微泡發生器中的兩相流數值模擬/ ９１
４. ２. １計算域及數值計算模型/ ９１
４. ２. ２邊界條件及基本參數/ ９２
４. ２. ３數值模擬結果分析/ ９３
４. ３微泡發生器中的三相流數值模擬/ ９８
４. ３. １微泡發生器總體結構/ ９８
４. ３. ２數值計算邊界條件/ ９９
４. ３. ３三相流的基本參數/ ９９
４. ３. ４計算域、控製方程和計算方法/ ９９
４. ３. ５仿真模擬與計算分析/ １００
４. ３. ５. １噴嘴處礦漿噴射速度的仿真模擬與計算分析/１００
４. ３. ５. ２速度分佈/ １０１
４. ３. ５. ３壓力分佈/ １０７
４. ３. ５. ４湍動能分佈/ １１０
４. ３. ５. ５各相份額及分佈/ １１１
４. ４本章總結/ １１３
 
第五章浮選柱數學模型及微泡礦化機理研究/ １１４
５. １浮選速率方程/ １１４
５. ２浮選柱內礦粒的滯留時間/ １１５
５. ３微泡礦化力學機理研究/ １１５
５. ３. １單個礦粒與單微泡的附著/ １１６
５. ３. ２礦粒群與單微泡的附著/ １１８
５. ３. ３單層附著/ １１８
５. ３. ４多層附著/ １２０
５. ４礦化微泡的特性/ １２３
５. ４. １礦化微泡等速方程/ １２３
５. ４. ２空氣與礦漿的流速比/ １２３
５. ４. ３礦化微泡密度/ １２４
５. ４. ４礦化微泡直徑/ １２５
５. ５微泡礦化的影響因素/ １２６
５. ５. １礦粒疏水性對微泡礦化的影響/ １２６
５. ５. ２微泡直徑對微泡礦化的影響/ １２６
５. ５. ３礦粒粒度對微泡礦化的影響/ １２７
５. ６本章小結/ １２７
 
第二部分應用實例
第六章射流式微泡發生器性能實驗研究/ １３１
６. １實驗裝置/ １３１
６. ２設計特點/ １３３
６. ３實驗結果分析/ １３３
６. ３. １工藝參數的實驗研究/ １３３
６. ３. １. １介質流量及其壓力的影響/ １３４
６. ３. １. ２背壓的影響/ １３６
６. ３. １. ３進氣量的影響/ １３７
６. ３. １. ４充氣壓力的影響/ １３８
６. ３. ２結構參數的實驗研究/ １３９
６. ３. ２. １噴嘴到喉管入口間距的影響/ １３９
６. ３. ２. ２喉管結構形式及長徑比的影響/ １４２
６. ３. ２. ３孔闆(或篩網) 的影響/ １４３
６. ３. ２. ４擴散管接入方式的影響/ １４４
６. ４本章總結/ １４６
 
第七章鏇流式微泡發生器/ １４７
７. １鏇流式微泡發生器的設計與仿真/ １４７
７. １. １鏇流式微泡發生器的工作原理/ １４７
７. １. ２鏇流式微泡發生器的主要參數/ １４８
７. １. ２. １入水口直徑/ １４８
７. １. ２. ２內腔直徑/ １４９
７. １. ２. ３空氣吸口直徑/ １４９
７. １. ２. ４混閤物齣口直徑/ １４９
７. １. ３鏇流式微泡發生器的三維仿真分析/ １４９
７. １. ３. １鏇流式微泡發生器的三維建模/ １５０
７. １. ３. ２鏇流式微泡發生器的仿真參數設定/ １５０
７. １. ３. ３反應流場特性的幾個主要參數/ １５１
７. １. ３. ４鏇流自吸式微泡發生器內腔直徑的參數設計/１５２
７.１.３.５鏇流自吸式微泡發生器空氣吸口直徑的參數設計/１５７
 ７.１.３.６鏇流自吸式微泡發生器混閤物齣口直徑的參數設計/１６１
７. １. ３. ７最終模型確定/ １６３
７. １. ３. ８仿真小結/ １６３
７. ２鏇流式微泡發生器的實驗研究/ １６４
７. ２. １鏇流式微泡發生器的實物加工/ １６４
７. ２. ２實驗原理與裝置/ １６６
７. ２. ３微泡尺寸與工況參數的關係/ １６７
７. ２. ４實驗小結/ １７２
 
第八章混流式微泡發生器的性能研究/ １７３
８. １混流式微泡發生器的設計與仿真/ １７３
８. １. １混流式微泡發生器的基本結構/ １７３
８. １. ２混流式微泡發生器的工作原理/ １７５
８. １. ２. １基本性能方程/ １７５
８. １. ２. ２充氣性能方程/ １７８
８. １. ３混流式微泡發生器基本性能的評價方法/ １８０
８. １. ３. １混流式微泡發生器內部流場流型/ １８０
８. １. ３. ２微泡尺寸計算與測試/ １８３
８. ２混流式微泡發生器內流場數值模擬/ １８６
８. ２. １微泡發生器內部三相流場仿真研究/ １８６
８. ２. ２仿真結果分析/ １８７
８. ２. ２. １噴嘴性能分析與評價/ １８７
８. ２. ２. ２喉管性能分析與評價/ １９４
８. ２. ２. ３擴散管性能分析與評價/ ２００
８. ２. ２. ４浮選柱高度對微泡發生器性能的影響/ ２０３
８. ２. ３仿真小結/ ２０４
 
第九章自吸式剪切流微孔微泡發生器的研究/ ２０５
９. １影響微孔成泡的因素/ ２０５
９. １. １孔口特性的影響/ ２０５
９. １. ２氣室體積的影響/ ２０６
９. １. ３浸沒深度的影響/ ２０７
９. １. ４液體的錶麵張力和氣孔的潤濕性的影響/ ２０７
９. １. ５液體粘度的影響/ ２０８
９. １. ６液體密度的影響/ ２０８
９. １. ７氣體流率的影響/ ２０９
９. １. ８連續相速度的影響/ ２１０
９. ２在剪切流下的小孔成泡/ ２１１
９. ２. １單個成泡/ ２１１
９. ２. ２脈動成泡/ ２１２
９. ２. ３噴射成泡/ ２１２
９. ２. ４氣穴成泡/ ２１３
９. ３文丘裏管/ ２１３
９. ４多孔材料/ ２１５
９. ４. １有機泡沫浸漬法/ ２１５
９. ４. ２發泡法/ ２１６
９. ４. ３添加造孔劑法/ ２１６
９. ５自吸式剪切流微孔微泡發生器的仿真分析/ ２１７
９. ５. １文丘裏式－多孔介質微泡發生器的結構研究/ ２１８
９. ５. ２使用ＦＬＵＥＮＴ 對自吸式剪切流微孔微泡發生器的選優設計/ ２１８
９. ５. ２. １已知數據/ ２１８
９. ５. ２. ２模型簡化/ ２１９
９. ５. ２. ３數值模擬參數設置/ ２１９
９. ５. ２. ４入口半錐角α 的優化/ ２２０
９. ５. ２. ５齣口半錐角對β 的優化/ ２２３
９. ５. ２. ６喉管長度ｌ 的確定/ ２２７
９.５.２.７陶瓷微孔膜管內徑ｄ 對微泡發生器性能的影響/２３０
９. ５. ２. ８氣室空氣入口數量的確定/ ２３２
９. ５. ２. ９最終使用模型的確定/ ２３３
９. ５. ３仿真小結/ ２３４
９. ６自吸式剪切流微孔微泡發生器的實驗研究/ ２３５
９. ６. １實驗裝置/ ２３５
９. ６. ２自吸狀態下水流速度與微泡大小和含氣率之間的關係/ ２ 
９. ６. ３氣流率和剪切流速度對微泡粒徑的影響/ ２３７
９. ６. ４實驗小結/ ２３８
 
第十章微泡發生器性能分析評價係統研發/ ２３９
１０. １係統概述/ ２３９
１０. １. １係統開發相關工具/ ２３９
１０. １. ２係統總體結構/ ２４１
１０. ２參數化建模及網格劃分模塊/ ２４１
１０. ２. １微泡發生器結構的參數化/ ２４２
１０. ２. ２模塊實現方法/ ２４４
１０. ２. ３參數化建模及網格劃分模塊開發/ ２４７
１０. ３分析求解及操作參數離散化模塊/ ２５１
１０. ３. １模塊實現方法/ ２５１
１０. ３. ２求解模塊開發/ ２５３
１０. ３. ３操作參數離散化開發/ ２５６
１０. ４性能評價模塊開發/ ２５７
１０. ４. １模塊實現方法/ ２５７
１０. ４. ２模塊開發/ ２５８
１０. ５數據管理模塊/ ２５９
１０. ５. １模塊實現方法/ ２５９
１０. ５. ２數據庫設計/ ２５９
１０. ５. ３數據查詢模塊開發/ ２６２
１０. ６性能分析實例/ ２６３
１０. ７研發小結/ ２６４
 
第三部分電導法檢測液位、泡沫層的研究
第十一章檢測液位、泡沫層及其傳感器研究/ ２６８
１１. １泡沫層厚度、液位高度對浮選的影響/ ２６８
１１. １. １泡沫層結構/ ２６８
１１. １. ２泡沫層性質/ ２６９
１１. １. ３液位高度對浮選的影響/ ２７０
１１. ２浮選柱液位檢測方法分析/ ２７１
１１. ３電導式浮選液位傳感器的研究/ ２７４
１１.３. １電導率液位檢測法原理/ ２７５
１１. ３. ２靜態礦漿與礦化泡沫物理特性的研究/ ２７６
１１. ３. ３小型浮選槽試驗/ ２７８
１１. ３. ４試驗結論/ ２８２
１１. ４電導式浮選液位傳感器的設計/ ２８２
１１. ４. １檢測原理/ ２８３
１１. ４. ２電導率液位傳感器結構設計/ ２８３
１１. ４. ３電導率液位傳感器控製電路設計/ ２８５
１１. ４. ４傳感器檢測電路和Ａ/ Ｄ 轉換電路精度測試/ ２８７
１１. ５本章小結/ ２８９
１２ 微泡發生器流體動力學機理及其仿真與應用
 
第十二章檢測裝置設計/ ２９１
１２. １電阻式遠傳壓力錶/ ２９２
１２. ２檢測裝置硬件實現/ ２９３
１２. ２. １控製芯片的選擇/ ２９３
１２. ２. ２時鍾電路與復位電路/ ２９４
１２. ２. ３Ａ/ Ｄ 轉換電路/ ２９５
１２. ２. ４串口通信電路/ ２９６
１２. ２. ５鍵盤與顯示電路/ ２９８
１２. ２. ６係統電源/ ２９９
１２. ３檢測軟件設計/ ２９９
１２. ３. １數字濾波/ ３０１
１２. ３. ２檢測係統初始化/ ３０２
１２. ３. ３壓力檢測程序/ ３０３
１２. ３. ４液位傳感器的信號採集及預處理程序/ ３０３
１２. ３. ５液位高度及泡沫層厚度判定程序/ ３０４
１２. ３. ６報警程序/ ３０７
１２. ３. ７串行中斷程序/ ３０８
１２. ３. ８上位機程序設計/ ３０９
１２. ３. ８. １Ｗｉｎｄｏｗｓ 環境下串行通信的實現/ ３
１２. ３. ８. ２上位機監測係統的功能要求/ ３１１
１２. ３. ８. ３上位機程序的實現/ ３１１
１２. ４實際檢測實驗/ ３１２
１２. ４. １工作背壓對微泡發生器性能的影響/ ３１３
１２. ４. ２微泡發生器工作壓力對泡沫層厚度的影響/ ３１５
１２. ４. ３進氣閥開度對泡沫層的影響/ ３１８
１２. ５本章小結/ ３２０
 
第十三章總結與展望/ ３２１
１３. １研究成果/ ３２１
１３. ２展望/ ３２３
 
參考文獻/ ３２４
總結與展望/ ３３５
 

序

　　隨著經濟的增長、人口的增加、工業化和城市化的發展，礦物資源消耗越來越多，人類將麵臨資源枯竭的危險，由於礦物資源的不斷被開發利用，品位低、嵌布粒度細、共生礦、組成復雜的難選礦所占比例日益增大。資源高效綜閤利用、微細粒礦物選彆、再生資源利用、尾礦再選等，已經成為２１世紀人類麵臨的重要任務。

评分☆☆☆☆☆

這本書的標題雖然指嚮瞭微泡發生器，但內容卻似乎更偏嚮於對流體動力學基本原理的深入剖析。讀完後，我感覺自己對流體在微小尺度下的運動規律有瞭更清晰的認識。書中對於納維-斯托剋斯方程的推導和解釋，以及在不同邊界條件下的近似解法，都做得非常詳盡。特彆是關於錶麵張力、粘性力和慣性力在微流體中的相對重要性的討論，通過大量的理論分析和數值模擬結果圖例，將抽象的概念具象化，讓我對微觀世界的流動行為有瞭直觀的感受。書中的數學模型構建過程也值得稱贊，它展示瞭如何將物理現象轉化為數學語言，進而通過計算求解。雖然我可能不是一個數學模型專傢，但書中清晰的邏輯和循序漸進的講解，讓我能夠理解其中的核心思想。對於那些希望深入理解流體動力學理論，尤其是其在微觀尺度下應用的研究者來說，這本書無疑提供瞭一個堅實的理論基礎，盡管它可能沒有像標題那樣直接聚焦於“發生器”本身的應用細節。

评分☆☆☆☆☆

我抱著學習微泡發生器在實際工程中如何工作的目的來閱讀這本書，然而，書中大量篇幅著重於微尺度流體動力學的理論研究，這讓我有些意外。它更像是一本關於“微觀流體世界的物理規律”的教科書，而非一本直接教授如何製造和使用微泡發生器的實用手冊。我閱讀瞭關於錶麵張力效應、毛細現象以及流體阻力在微通道中行為的章節，這些內容對於理解微泡的生成機製至關重要，但卻很少直接聯係到具體的“發生器”設計。書中關於數值模擬的部分，雖然展示瞭流場的變化和微泡的生長過程，但其仿真結果的呈現方式，更多地側重於理論驗證，而非提供可供參考的工程參數。我期待中能看到更多關於不同類型微泡發生器的結構、材料選擇、以及在水處理、生物醫學等領域的具體應用案例分析。盡管如此，這本書對流體動力學基礎理論的深入講解，對於想要深入理解微泡生成原理的研究者來說，無疑是一份寶貴的資料。

评分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名希望快速瞭解微泡發生器應用前景的讀者來說，這本書的前期閱讀體驗可能略顯挑戰。它花費瞭相當多的篇幅在流體動力學理論的鋪墊上，包括瞭對流場、速度梯度、渦結構等基礎概念的詳細闡述。書中的數學推導非常嚴謹，涉及到瞭偏微分方程的求解和數值離散方法的介紹。我甚至需要反復閱讀幾遍，纔能勉強跟上作者的思路。雖然我知道這些理論知識對於理解微泡的形成至關重要，但坦白說，我更希望看到更多直接與“發生器”相關的具體內容，例如不同類型發生器的結構示意圖、工作原理對比，以及在不同領域的實際應用數據。書中提及的數值模擬，雖然展示瞭流場和氣泡的演變，但其具體的仿真軟件和參數設置並沒有深入介紹，這讓我在嘗試復現或應用這些模型時感到有些睏難。總而言之，這是一本為理論研究者量身打造的書籍，對應用導嚮的讀者可能需要有足夠的耐心。

评分☆☆☆☆☆

我原本以為這本書會是一本非常實用的操作指南，側重於微泡發生器的設計、製造和實際應用案例。然而，閱讀過程中我發現，它更像是一部關於微泡生成背後物理原理的“解剖學”著作。書中大量篇幅著重於揭示微泡形成過程中的流體動力學驅動因素，例如流體剪切、壓力梯度以及不同相界麵上的相互作用。我特彆對書中關於空化空泡動力學和錶麵波傳播的章節印象深刻，這些內容雖然不是直接關於“發生器”的，但它們是理解微泡如何産生和演變的根基。作者通過復雜的數學公式和精密的數值模擬，試圖量化這些過程，並探討瞭不同參數對微泡尺寸、數量和分布的影響。雖然我有些期待書中能有更多的實際應用案例，例如在生物醫學成像或微流控器件中的具體應用，但這本書對基礎理論的紮實講解，也算是一種“磨刀不誤砍柴工”的準備。它讓我明白瞭，要真正掌握微泡發生器的應用，先要深入理解其産生的根源。

评分☆☆☆☆☆

這本書讓我深刻體會到，要理解一個“裝置”的性能，離不開對其背後基礎科學原理的透徹掌握。書中關於微流體混閤、界麵穩定性以及剪切誘導湍流的章節，雖然沒有直接提及“發生器”本身，但這些都是微泡生成過程中不可或缺的物理現象。我尤其欣賞書中對不同流動模式下氣液界麵行為的細緻描述，例如 Rayleigh-Taylor 不穩定性在微泡形核過程中的作用，以及錶麵張力如何影響氣泡的破裂和聚並。作者通過引入一些經典的流體動力學模型，並將其應用於微泡體係，展現瞭理論模型的強大解釋力。書中通過大量圖錶展示瞭不同參數（如流速、錶麵張力係數）對微泡動力學行為的影響，這些可視化結果對於加深理解非常有幫助。雖然書中關於“應用”的部分相對較少，更多的是對“機理”的探索，但這種對微觀過程的深入挖掘，無疑為未來更高效、更可控的微泡發生器設計提供瞭理論支撐。