气泡在静水中上升行为特性可视化实验研究

搭建可视化实验台,实验研究了气泡在顶部浸没管口处生成后在静水中的上升行为过程及其特性。获得了气泡尺寸、气泡等效直径、气泡宽高比、气泡上升速度以及相邻气泡质心间的垂直距离等气泡运动特征参数的变化规律。对比分析了管口管径和气体流量对气泡特性的影响,揭示了气泡上升过程中的运动轨迹。实验研究发现:相邻气泡质心间的垂直距离随着气体流量的增大呈现出减小的趋势;气体流量增大,气泡间发生破裂碰撞的机率随之增大,气泡在上升过程中的紊乱程度愈加明显;气泡在上升过程中呈现出直线型、折线型和S型三种运动轨迹;直线型轨迹下,气泡水平速度近似为0;折线型轨迹下,气泡速度随着气泡上升高度的增加呈现周期性变化规律;S型轨迹下,气泡水平速度变化幅度较小;随着时间的增加,气泡上升速度呈现出先增大再降低最后趋于平缓的规律;气泡等效直径随气体流量和管径的增大而增大;气泡宽高比随气泡上升高度呈现出增大趋势,气泡形状由最初的球状向扁平状转变,且以直线型轨迹下的气泡宽高比为最小。