水下气泡运动数值模拟：单气泡与两气泡上升研究

"水下气泡运动的数值模拟 - 武博，郝宗睿，陈涛，吴大转 - 高等学校博士学科点专项科研基金 - 浙江大学化工机械研究所" 这篇论文探讨了水下气泡运动的数值模拟，旨在深入理解水下气泡的运动特性和演化过程。作者团队，包括武博、郝宗睿、陈涛和吴大转，利用了VOF（Volume of Fluid）方法来追踪气液两相的交界面，同时考虑了两相间的表面张力效应。VOF方法是一种常用于处理自由表面流问题的数值技术，能够精确捕捉流体界面的变化。 在研究中，他们模拟了单个气泡以及水平并列的两个气泡在浮力作用下的上升过程。通过对不同时间点的气泡结构和两相流场的计算，他们分析了气泡上升过程中底部速度的变化规律。结果显示，水下气泡在上升过程中，其底部会持续向内凹陷，最终破裂成多个小气泡分散到水中，同时在尾流区形成显著的旋涡结构。这一现象与实验观察的照片进行了对比，显示了良好的一致性。 此外，对于两个水平并列的气泡，模拟发现它们在上升过程中存在摇摆现象，但并未发生聚并。这表明在特定条件下，气泡间的相互作用可能不足以导致它们合并。这一发现为理解水下气液两相流动的行为提供了新的见解。 关键词包括“气液两相流”、“气泡”、“VOF方法”和“数值模拟”，表明研究的核心领域和所使用的技术手段。论文的结论指出，这种数值模拟方法为水下气液两相流动的研究提供了一种有效的工具，有助于进一步的理论和应用研究。 论文的发表得到了高等学校博士学科点专项科研基金的支持，表明这项工作是在学术研究的背景下进行的，具有较高的学术价值。通信联系人吴大转副教授是流体机械优化设计和控制领域的专家，他的参与确保了研究的专业性。 这篇论文通过数值模拟揭示了水下气泡运动的复杂动态，为相关领域的研究提供了理论基础和实证依据，对于提升我们对水下环境中的气泡行为的理解有着重要的贡献。