基于扩散界面法的较大气泡上升过程数值模拟

摘要

基于扩散界面法和有限元法,对较大气泡在上升阶段的形态和速度进行了模拟,结果与实验吻合较好,说明该方法能准确地模拟气泡的运动特性.利用该模型,对初始直径不同的较大气泡上升过程中的形态、速度和振荡随时间变化的规律进行了分析.并分析了14mm直径的气泡在不同尺寸通道中上升过程的形态、速度的变化规律.结果表明:气泡的稳定形态随着气泡初始直径的增大由椭球形变为球帽形,且达到稳定形状的时间更长.气泡初始直径越大,气泡的顶端速度越快,并稍有波动.而气泡的底端速度开始快速增大使气泡向内凹陷,随后同落并在气泡顶端速度上下振荡.气泡上升通道越窄,气泡达到稳定形态的时间越长,顶端速度越小,气泡的高宽比越大.