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(内蒙古科技大学 能源与环境学院，内蒙古 包头 014010)

1 研究背景

气液两相流广泛存在于石油化工、能源应用、水利工程、环境工程等工业领域。对于气液两相流流动，气泡的形成及运动过程尤为重要。如污水处理和江河水质净化系统中的溶气气浮机、曝气机等设备，就是利用气泡特性来去除池内杂质，提高水质的清洁度；鼓泡床和旋流分离器等设备中，气泡运动过程中的流体力学特性对设备运行至关重要。

为此，国内外许多学者用各种方法，针对气泡在液体中的上升过程及其影响因素进行了广泛研究[1-4]。根据气泡管口的浸没方式不同，可分为管口向上的底部浸没(底吹)、管口水平布置的侧面浸没(侧吹)和管口向下的顶部浸没(顶吹)3种浸没方式[5]。其中，管口向上的底部浸没应用最为广泛，且研究较多。Qu等[6]通过试验方法，研究了微孔下气泡运动行为，发现在低Bond数下，随着韦伯数的增加，气泡从单气泡上升阶段慢慢变为多泡聚并阶段。Bari等[7]通过试验方法，研究了气泡膨胀和脱离过程中单个气泡周围力场和气泡生成及脱离过程中气泡形状和压力场的相互依存关系。徐玲君等[8]采用VOF模型对直径为2.6 mm和4 mm的气泡进行数值模拟，得到单个气泡在静水中的上升路径和上升速度等。Premlata等[9]利用VOF模型，得到不同Ga数和Eo数对气泡长宽比、重心位置的影响规律。Georgoulas等[10]则采用VOF模型，模拟了3维轴对称模型下气泡膨胀脱离过程，研究发现气泡脱离特性受表面张力，液相密度和重力的影响较大，而受液相动力黏度的影响较小。……