在大量已有的实验中都观察到小气泡在黏性液体中上升时,容易从Z字型上升过渡到螺旋型上升,并且对伴随的涡结构演化通过PIV等方法也能清晰展示。在本文中,我们通过数十组的直接数值模拟,确认了该转逆行为发生的物理机理,相关的结果分为两部分来陈述。首先,当气泡后面的流向涡对称时,也就是正负涡的强度相等,这对涡会周期性地在气泡底部生成和脱落,同时气泡出现Z字型摇摆上升,并且这一运动与气泡表面涡量的积累有关,当积累达到一定的临界值时,尾涡就会出现脱落,随之Z字型运动发生。反之,若由于某种原因,例如气泡形变出现不对称引起对涡不对称,此时在正负涡之间会出现诱导产生的角速度,这一角速度会带动对涡旋转,从而使气泡逐渐过渡到螺旋型上升。因此,虽然在已有的实验中并未发现这种螺旋型运动对于方向的偏向性,但是事实上不对称对涡之间的旋转方向是和它们的相对大小有关的,也就是一旦正负涡的强度不再对称,较强的涡会决定螺旋型运动是顺时针方向还是逆时针方向。本文的第二部分研究了磁场对这一转逆的影响,我们通过施加竖直方向的磁场来削弱正负涡之间的非对称性,发现螺旋型运动会随之减弱,螺旋型半径逐渐减小直至完全竖直上升。因此,本文揭示了实验中经常观察到却无法给出解释的物理现象,那就是"气泡的上升为何会从Z字型向螺旋型转逆"来自于涡结构对称性的破坏。