闫红杰，赵国建，刘柳，段珺皓(.中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙，40083；.中南大学 粉末冶金研究院，湖南 长沙，40083)

静止水中单气泡形状及上升规律的实验研究

闫红杰1，赵国建1，刘柳1，段珺皓2
(1.中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙，410083；
2.中南大学 粉末冶金研究院，湖南 长沙，410083)

为了研究静止液体中单气泡的形状及运动规律，以静止水中运动的单气泡为研究对象，采用高速摄影法和数字图像处理技术，通过实验研究单气泡在水中生成及上升的过程。提出用气泡圆形度C描述气泡形状，采用不同量纲一参数对气泡圆形度进行预测，并分析气泡运动轨迹、终速度的变化规律。研究结果表明：采用We数或Re数对气泡圆形度进行预测效果最好；气泡在运动过程中的轨迹呈直线型、之字型、螺旋型3种形态，且终速度随气泡变形的加剧而变化，气泡形状为球形时运动速度最小，为球帽形时速度最大。

高速摄影法；气泡形状；气泡圆形度；气泡运动轨迹；气泡终速度

气泡在水中的运动广泛存在于工业过程中，如污水处理中的曝气工艺、冶金过程中的浮选工艺等都需要考虑气泡的生成及运动过程，而此类问题与气泡的动力学特性密切相关，因此，深入研究气泡形状及其运动过程的一般规律，对于解决许多实际工程中的问题具有重要的理论意义[1]。气泡形状是气泡动力学特性的重要参数之一，与液体物性参数、气泡大小等密切相关。SURESH等[2]通过实验研究了气泡形状与气体流量的关系，结果表明随着气体流量的增大，气泡运动受表面张力影响变小，受惯性力影响变大，其形状由球形向半球形、球帽形转变；……