水下气泡运动的数值模拟

为研究水下气泡运动与演化特性,对水中浮力作用下的单气泡及水平并列的两气泡上升过程分别进行数值模拟.采用VOF(volume of fluid)方法对气液两相的交界面进行追踪,考虑两相间的表面张力作用,计算不同时刻的气泡结构及其引起的两相流场.研究了气泡上升过程底部速度的变化规律,并分别与实验照片进行对比.结果表明,水下气泡上升过程底部持续向内凹陷,最后破裂为多个小气泡向水中扩散,并且尾流区出现明显的旋涡结构.模拟两气泡运动时发现气泡摇摆上升,最终未发生聚并.数值模拟结果与实验能很好吻合.该研究结果为水下气液两相流动的研究提供了一种可行的模拟方法.