气泡上升运动的数值模拟研究

王露; 胡晓玮; 康宇

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气泡上升运动的数值模拟研究

更新时间：2026-05-19

- 气泡上升运动的数值模拟研究
- Vol. 31, Issue 5, Pages: 77-84(2026)
- 作者机构：
  
  1. 陕西科技大学机电工程学院
  2. 比亚迪汽车有限公司
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TQ021.1
- Published：2026
- 稿件说明：
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王露, 胡晓玮, 康宇. 气泡上升运动的数值模拟研究[J]. 2026, 31(5): 77-84.
DOI：

王露, 胡晓玮, 康宇. 气泡上升运动的数值模拟研究[J]. 2026, 31(5): 77-84. DOI：

摘要

气液两相流动广泛存在于动力、化工、冶金等工业领域中，气泡的上升运动特性及其相参数分布对设备运行效率与过程安全具有重要影响。基于相场法，采用控制变量法建立了气泡上升过程的二维物理模型，通过数值计算系统分析讨论了气泡尺寸、初始位置、液相表面张力和黏度等因素对静止液体中单气泡上升行为的影响。研究结果表明：气泡直径增大显著加剧了其在上升过程中的形变程度，稳定性随之下降，直径达到20mm时气泡甚至发生破碎；液相表面张力增大会诱导表面张力梯度的形成，从而显著抑制气泡的上升速度与形变程度，引发Marangoni效应；在所构建的二维模型中，液相黏度的变化及气泡初始位置的不同对气泡上升过程中的形变特征与速度演变未产生显著影响。此外，随着莫顿数的增加，气泡中心点的速度呈现先显著增大后缓慢减小的趋势，气泡长宽比则表现为先升高后降低的变化规律。研究结果为深入理解气泡上升运动机制及优化相关工业过程提供了参考。

Abstract

关键词

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