论文部分内容阅读
多相流广泛存在于工程实际中,它往往涉及到多个气泡的运动。因此,准确了解气泡间的相互作用,对研究多相流动以及沸腾换热特性具有重要意义。本文采用VOSET(Coupled Level Set and Volume of Fluid)方法和耦合表面张力模型(CSF)的N-S方程,模拟了静止液体中两个气泡的相互作用,分别研究了竖直矩形通道内水平并排放置和竖直放置的两气泡的运动过程,重点研究了表面张力、粘度、气泡的直径和初始间距等因素对气泡相互作用的影响。研究表明,随着表面张力系数的变化,并排气泡在上升过程出现了三种运动类型:两气泡聚并;两气泡反复靠近、远离但未聚并;两气泡碰撞反弹后逐渐远离。随着粘度的增大,两气泡均会聚并,聚并气泡速度的数值和波动均变小。不同密度下,两气泡出现了聚并和远离的现象。密度较高时,聚并后的速度呈波动状态;密度较低时,聚并后的气泡有稳定的形状和速度。当两气泡的初始间距s小于2.5时,两气泡聚并,当s大于5时,两气泡之间无相互作用。上升过程中,两气泡从聚并到远离的转变直径在2mm-3mm之间。研究中发现,两气泡并排上升过程中会出现聚并或者远离的现象。在未聚并的情况下,两气泡关于通道中心线对称上升,左右两个气泡的上升速度基本一致,水平速度大小相同,方向相反;当两气泡发生聚并时,聚并后的气泡是否有稳定的形状和上升速度取决于Re数。当Re数小于73时,聚并后的气泡有稳定的形状;当Re数大于121时,聚并后的气泡无稳定的形状,呈波动状态。对于竖直通道内上下放置的两个气泡,当尾气泡受头气泡影响较大时,两气泡聚并,聚并后气泡的形状和速度主要取决于单个气泡的终端形状和速度。当尾气泡受到的影响较小时,两气泡独立上升,同单气泡上升过程一致。研究中还发现,两气泡同轴上升过程中,随着Eo数的减小,两气泡的相互作用减小。随着Mo数的减小,两气泡接触的时间提前。对于椭球帽和球状气泡,其聚并后的形状与初始间距无关,和同参数下单气泡上升时的稳定形状相同。而对于形状震荡的气泡,距离的改变会影响整个上升过程。