张 妍杨 帆,2

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；

2.上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）

单个气泡上浮过程的数值模拟

张 妍1杨 帆1,2

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；

2.上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）

为了了解气泡上浮过程中形态的变化，采用FLUENT软件中“流体体积”（Volume of Fluid，VOF）模型对单个气泡在静止液体中的上浮情况进行数值模拟，得到了奥特斯数（Eo）在O(10-1)～O(102)，莫顿数(Mo)在O(10-9)～O(104)范围内气泡的形态。将计算得到的结果与气泡形状图谱做对比，印证了无量纲参数Eo数、Mo数和Re数的数值大小与气泡在上浮过程中形状的变化和最终速度密切相关。

气泡上浮 VOF 数值模拟 气泡形状

引言

气液两相流广泛存在于人类的生产、生活等各个领域。其中，气泡的产生及特性对船舶运输、石化工业、食品、医疗以及能源的开发和利用都有着重要的影响。对气泡的形状和运动特性的掌握，对生产过程中的参数设定、控制运行以及生产效率的提高等方面起着重要的作用。

国内外学者对气泡上浮过程中的形态变化、速度变化、受力情况、破碎现象以及气泡融合等现象做了大量研究。1959年，Young等[1]采用线性模型模拟研究了小雷诺数下气泡和水滴的移动。1976年，Grace等[2]人给出了著名的气泡形状图谱，提出了三个无量纲数奥特斯数（Eo）、莫顿数（Mo）、雷诺数（Re），以表征气泡在黏性溶液中的上升形态。Bhaga和Weber[3]接着完善了气泡图谱。此外，Li等[4]运用VOF（Volume of Fluid）法模拟了气泡在液体中的形成和上升。……