非牛顿流体中气泡运动在实际过程中广泛存在,如:能源、化工、环境、复合材料加工等领域。对流体中气泡运动的深入研究,将有助于生物反应器、鼓泡塔等过程设备进行优化设计。本文主要研究剪切变稀流体中的单气泡的生成行为,粘弹性流体中单气泡上升过程中的轨迹和以及非牛顿流体中双气泡之间相互作用的数值模拟。本文采用高速摄像仪对单气泡在剪切变稀流体中生成过程进行了研究,并与甘油水溶液(牛顿流体)中的气泡生成过程进行了对比,讨论了剪切变稀流体的流变性、喷嘴的孔径和气体流速对气泡在生成过程中的体积及纵横比的影响。结果表明:气泡的形成时间和分离体积随着流体的粘度增加而增大。气泡的纵横比在气泡生成阶段是比较复杂,在气泡生成初期纵横比速度随着流体粘度的增大而增大,在气泡生成后期,气泡长径比的增长速率则随剪切程度的增大而增大。然而,气泡分离体积、瞬时体积、生成时间随着喷嘴直径和气体流速的增加而增大,相反,气泡的纵横比随着喷嘴直径和气体流速的增加而减小。为了研究粘弹性流体中稳定上升的气泡运动轨迹,主要对稳定上升的气泡在三种不同浓度的粘弹性流体(聚丙烯酰胺-PAA溶液)中运动轨迹进行了实验研究。结果发现气泡的上升轨迹主要分为两种:直线型和螺旋型。气泡运动轨迹变化与气泡的形状及流体的浓度有关,气泡形变越大,轨迹越易由直线型转变为螺旋型。轨迹的不稳定还与溶液的粘弹性剪切变稀流体的流变性质有关,随着溶液浓度的增加,气泡运动轨迹由螺旋形转变为直线型。通过螺径螺距比r/L表示螺旋线的弯曲程度,得到随着Re的增大,螺径螺距比也越来越大,最终逐渐趋向稳定。通过二维VOF方法模拟气泡尺寸、间距、溶液浓度对双气泡之间的相互作用的影响,研究中发现:在线模拟过程中,先行气泡和跟随气泡之间的相互作用与两气泡之间的中心间距有关,无因次变量距离S*越小,先行气泡和跟随气泡聚并成为为一个大气泡的时间越短。当无因次变量距离S*增大到一定程度时,两气泡之间始终不会发生聚并,最终会以各自不同的速度上升。无因次变量距离S*与溶液浓度有关,随着溶液浓度越大,无因次变量距离S*也越大,先行气泡与跟随气泡速度之比不断减小,直至先行气泡和跟随气泡速度之比为1时,跟随气泡不受先行气泡的尾流影响。水平相互作用模拟过程中,气泡的相互作用与气泡之间的间距有关,随着气泡之间距离增大,气泡之间的相互作用由相互吸引变为相互排斥。两水平气泡越大,气泡之间的临界距离越小。在相同的初始距离下,气泡越小,气泡越容易发生相互作用聚并为一个大气泡。流体浓度越高,两气泡之间发生聚并的临界距离就越小。