气泡上升过程中尾流演变的VOF数值模拟

• 作者: 顾英杰 杨伟栋 刘志远 罗志国 邹宗树
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 数值模拟 VOF方法 气泡 尾流 脱落频率
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 1947-1955
• 页数: 8页
• 分类号: O359.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201209

摘要

利用VOF（volume of fluid）方法对静止水中气泡的自由上升过程进行了数值模拟，研究了初始直径不同的气泡自由上升时尾流的演变过程。研究发现气泡自由上升过程中其尾流有对称脱落、过渡态和周期性脱落三种运动状态，其中过渡态是介于对称脱落和周期性脱落之间的非稳定性脱落。气泡上升过程中其形状由球形转变为椭球形。尾流的对称脱落发生在气泡处于椭球形状且沿直线上升的过程；随着气泡的继续上升，当气泡的长轴与水平方向产生夹角时，尾流就会由对称脱落转变为过渡态（非稳定性脱落）；最终，尾流会转变为周期性脱落。2.4 ~3.7 mm气泡尾流运动状态发生转变的临界Reynolds数不同，且随气泡初始直径的增大而增加。直径为2.4 ~3.7 mm气泡的尾流周期性脱落的频率为31 ~39 Hz，且频率随气泡直径的增大而减小。