张一夫，苑宇，李维重

(1.辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 葫芦岛 125105;2.大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116020;3，大连理工大学 能源与动力学院，辽宁 大连 116023)

0 引言

气泡现象普遍存在于自然界和工程实际中［1-2］，广泛用于环境、能源、化工及水利工程等领域，如液－气燃料燃烧问题中的液－气界面、水轮机和水泵的空化空蚀、船舶螺旋桨水流、气液化学反应、废水处理、破碎的波浪在水面下产生的大量气泡等.气泡在液体中的上升运动过程是一个非线性、复杂、不稳定的动力过程.气泡在变形过程中还常常伴随着融合、破碎、翻转、摆动等一系列的复杂运动，并且气泡的运动、变形以及尾涡还会对周围流场的速度、压力场产生影响.因此，对竖直流道内气泡上升过程的研究是一项具有挑战性和现实意义的研究课题.

目前，常用的追踪气泡的方法主要有:VOF、Level Set、Front Tracking、Phase Field 等方法［3-8］.相比较而言，Level Set方法不仅能够比较准确地追踪运动界面，而且无须进行复杂繁琐的界面重构技术，容易编程，具有较大的通用性，另一方面，可以采用高精度高分辨率的差分格式，对物质界面定位更加准确.但由于Level Set方法是一个非守恒的算法，将Level Set方法应用于不可压缩两相流问题的模拟中，由于数值方法引起的数值耗散问题，必然会引起气泡质量的变化(质量损失或增加)，使相界面逐渐偏离正确的位置，进而使流场失真;另一方面，考虑到Level Set方法在全场进行重新初始化时，会由于边界初网……