钱凯凯， 王治云

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 杨浦 200093）

气液两相流动及其涉及到的气泡运动规律的研究广泛应用在化工、船舶、医药技术、石油运输等各种工程技术领域[1]。气泡两相流的特征是气泡分散在连续的液相中，气泡的最大尺寸远小于容器或管道的直径。在文献中，竖直流动比水平流动受到更多的关注，但水平流动往往在工业和工程应用中很常见，比如化工生产中在反应池中水平通入气体来去除液相中的杂质[1]，使用鼓泡器通入气体来增大管道内气液的反应面积与效率[2]。气体通入后引起的气泡的运动特性和参数会影响反应的速率和效率以及安全。

目前研究气泡在液相中的运动主要有两类方法，实验研究与数值模拟研究。其他的方法如理论分析、经验拟合等相对较少。其中实验研究大多是利用光学、声学来测量气泡的各种参数，如Lee等[3]通过使用高速摄像机与双针探头来获取气泡的图像和测量气泡的大小；Ran Kong等[4]通过高速摄像和图像处理技术来获取气泡的界面和局部速度；Nikitopoulos等[5]利用相位多普勒和视频成像技术获得了气泡速度。数值模拟研究的方法则主要通过求解气泡在两相流中的运动方程来获取所需的气泡参数，如Yeoh等[6]通过MUSIG和DQMOM耦合的双流体模型来预测水平管内的气泡的粒径分布；Tsui等[7]将VOF（volume of fluid，流体体积法）和Level set进行耦合，对静水中上升的气泡进行了三维数值模拟。

为研究气泡流动特性，学者们通常会在开放流场（不受边界影响）的情况下进行单气泡的动力学研究，这种方式比较基础但能够更简单与准确地对气泡形状、速度、分布、大小等进行分析，代表性综述有[8-9]。……