水中单个气泡上升过程中的变形与破碎的数值模拟

刘赵淼申峰

　　　　北京工业大学，１００１２４赵婷婷

摘要　浮升气泡广泛应用于现代工程设备。为了精确研究在水中浮升气泡的破碎，通过二维数值模拟的方法，针对球形气泡，建立了其破碎的数值模型，分析了单个气泡在上升过程中的变形及破碎机理。

关键词：浮升气泡；破碎；数值模拟

（１）ｔ＝１２ｍｓ（２）ｔ＝２４ｍｓ（３）ｔ＝３６ｍｓ（４）ｔ＝４８ｍｓ（５）ｔ＝６０ｍｓ

图２气泡在上升过程中的变化组图

３．２气泡破碎机理分析

图３为气泡上升过程中的速度矢量组图，可以看出：气泡在浮力作用下，由静』ｊ＝＝开始上升，而气泡顶部和底部之间存在着压力差，从而诱导出一个从气泡底部推向顶部的射流流动，并在气泡的两端形成了漩涡。气泡上升的后期射流强度足够大，最终克服了表面张力的影响，射流穿透气泡顶部，使得气泡破碎。

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四、瓢爹图３气泡上升过程中的速度矢量组图结论

本文通过ｖ０Ｆ方法结合表面张力的影响，模拟了浮升气泡在水中的上升、变形和破碎过程。气泡的模拟结果表明了：球形气泡的破碎是从下表面向内凹陷，并逐渐在气泡的两端形成漩涡，最终由于射流的强度足够大，克服了表面张力的影响，穿透了气泡顶部，使得气泡破碎。

参考文献

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