浮力气泡对水平壁面的回弹动力学特性

• 作者: 尤云祥 张洋 盛立 陈科
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 气泡回弹动力学 自适应VOF 伽利略数 接触速度
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 流体力学
• 页码范围: 1285-1295
• 页数: 11页
• 分类号: O359
• 字数: 7749字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-19-071

摘要

黏性液体中的气泡浮升运动有趣而又复杂,而气泡与固壁边界的相互作用更是广泛存在于实际工程中.基于轴对称数值计算,模拟了浮力驱动下气泡在黏性液体中上升并与顶部水平固壁面碰撞、回弹的过程.采用考虑表面张力的不可压、变密度Navier-Stokes方程来描述气液两相流流动,并通过基于分级八叉树的有限体积法进行数值求解.为准确捕捉气泡在回弹过程中局部而迅速的拓扑变化,采用了动态自适应网格技术耦合流体体积法(volume of fluid,VOF)来重构气泡的形状.从气泡对壁面的碰撞和回弹的基本现象入手,研究了伽利略数Ga和接触速度Ua对气泡回弹动力学特性的影响,分析了气泡碰撞过程中涡结构的变化.用回弹高度H、回弹周期T、长宽比Ar、浮升速度U、轴向位置z和回复系数Cr等参数来表征不同条件时气泡的运动和形状特性.研究结果表明,气泡的回弹运动特性对Ga十分敏感.Ga的增大可加剧气泡形变,促进气泡的回弹运动,增多回弹次数,增大回弹参数(T和H),提升回复系数.然而,接触速度并非决定气泡回弹动力学的控制参数,Ua的改变并不会改变回复系数.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	尤云祥	上海交通大学海洋工程国家重点实验室	140	1137	18.0	24.0
5	陈科	上海交通大学海洋工程国家重点实验室	40	104	6.0	8.0