震动条件下水中气泡上升过程试验研究

通过试验手段对震动条件下气泡在水中的上升过程进行了观测,主要分析了不同初始半径的气泡在不同频率、不同振幅的震动加速度作用下的行为特征。结果表明:振幅越大、频率越小、气泡越小,则气泡的水平偏移越大;振幅、频率以及初始气泡体积增大,均会导致气泡形变增大;随着震动幅度、频率的增加,气泡上升速度的振荡幅度略有减小。

基于OpenFOAM的气泡上升特性数值模拟

基于开源OpenFOAM架构,对气泡的上升速度和形状进行模拟,模拟结果均与试验数据吻合,表明了计算模型能够准确模拟气泡的运动特征。利用经过验证的模型对不同初始直径气泡的上升速度、压力和气泡纵横比随时间的变化规律以及不同Bo数和Mo数对气泡形状的影响进行系统分析和研究发现:气泡上升过程有一定的加速时间,且速度最终趋于某稳定值,但会有很微小幅度的摆动,初始直径越大的气泡最终上升速度越大;气泡内部压力很快达到一个最大值后,随着气泡上升时间的增长而变小,同时刻下直径较大的气泡,其压力也较大;小气泡的变形较小,且当气泡直径大于某值时,最终的纵横比趋于一定;Bo数为O(0)量级以下或Mo数很大(O(8))时气泡为球形几乎不变形,增大Bo数或减小Mo数气泡逐渐产生形变。