刘 红， 解茂昭， 于 静， 王德庆

（1.大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连 116024；2.大连交通大学材料工程学院，辽宁大连 116028）

0 引 言

泡沫铝是一种新型的功能材料，如何获得大小均一、分布均匀的气泡结构是泡沫铝制备技术中的关键问题.应用平行往复运动的吹气头代替旋转搅拌设备在铝熔液中吹气发泡，能够使生成的气泡尺寸更加均匀，且熔池液面附近不会形成强的涡流，有利于形成稳定的“干泡沫”被牵引出熔池，冷却后得到品质更好的泡沫铝成品.单个气泡在静态液体［1～3］或旋转搅拌流场［4、5］中的运动行为现已有研究.搅拌头平行往复运动条件下，单个气泡的运动特性与熔池静止及旋转流场条件下有所不同，包括气泡运动轨迹，气泡的变形、破碎等因素，但公开发表的文献中，迄今尚未发现相关的理论和数值模拟研究的报道，本文利用数值方法分析气泡在平行往复运动流场中的运动特性及其影响因素.

1 数学模型及求解方法

1.1 控制方程组

在模型中，无论是气泡外部的液相流体还是气泡内部的气相均应遵守质量、动量和能量守恒.本文设气液两相温度相同，没有温度变化，故不考虑能量方程.假设：（1）气液界面无表面活性剂；（2）气液界面无相变发生；（3）气液两相流体是不可压缩牛顿流体；（4）不考虑传质、传热；（5）流动为层流流动.则控制方程为式中：Fbf表示两相流体的界面力，在此主要考虑两相界面处的表面张力.表面张力的具体计算方法在1.2中讨……