气液固多相流在化工生产中广泛存在,例如在一定持液量的固液搅拌、气固流化床、颗粒造粒等过程中。颗粒之间液体行成的架桥现象是多相流中常见的一种形式,研究液桥的临界断裂条件,了解液桥的断裂规律对相关过程的设计和优化具有重要意义。本文以水和不同黏度的硅油作为液桥材料,通过实验和数值模拟的方法对等径颗粒间液桥拉伸至断裂的过程进行了研究,包括液桥的临界断裂距离与液桥体积、颗粒间初始距离、颗粒相对运动速度和液桥黏度之间的关系。实验研究发现,液桥材料为水时,当无量纲液桥体积小于0.22时,液桥临界断裂距离与随液桥体积的增大而增大,且二者之间成幂函数关系。可用修正的Bond数VBo对临界断裂距离进行描述,当V*Bo约为0.6时,无量纲临界断裂距离达到最大值0.94。当液桥材料为水时,对于较小的液桥(V=8mm3),临界断裂距离与颗粒初始距离之间没有显著关系,随着液桥体积的增大(V=10 mm3-14 mm3),二者之间出现线性增加的关系。若用液桥拉伸距离和颗粒间初始距离进行表征,发现液桥拉伸距离随颗粒间距离的增加近似线性减少。液桥材料为水时,液相的毛细力在液桥拉伸过程中占主导作用,此时临界断裂距离与颗粒相对运动速度无明显关系。当液桥材料为硅油时,液相黏性力作用开始显著,临界断裂距离随毛细管准数的增大而增大。对于具有较大黏性的液桥,实验结果表明,随着液桥毛细管数的增大,颗粒相对运动速度对临界断裂距离的影响也逐渐增大,且液桥黏度对临界断裂距离的影响随液桥体积的增大而增加。使用基于重叠网格构建的VOF方法对液桥拉伸过程进行数值模拟,通过比较临界断裂距离的模拟值与实验值,以及比较模拟所得的液桥内外压差与理论方程解,表明本文中所使用的数值模拟方法CFD数值模拟结果能够较为准确的描述液桥拉伸直至断裂的过程。将数值模拟结果中液桥内部压力场信息进行提取,可以为毛细力模型的选取提供关键数据。本文采用Pitois提出的含有校正因子Xv的理论方程计算毛细力和黏性力,并基于此计算黏性液桥的断裂能。通过对断裂能的计算发现,黏性液桥的断裂能主要与毛细管数有关,且以Ca=0.01为拐点可以将断裂能和毛细管数之间的关系分为两个不同的阶段,通过回归拟合的方法提出了预测黏性液桥的断裂能的经验公式。