横流作用下孔口高度与气流量对水下气泡影响的研究

【作者】 王涵斌； 徐杨； 王晋军；

【机构】 北京航空航天大学流体力学研究所； 北京航空航天大学未来空天技术学院/高等理工学院；

【摘要】 本文针对横流影响下的气泡动力学进行了研究。气体排放与横流作用问题在工业应用和科学研究中十分常见,特别是在化工、生物和海洋工程等领域,气泡的运动特性非常重要。本文选取了三种不同的孔口高度(H_n/δ=0, 0.5, 2,其中δ为边界层厚度)和三种气流量(Q_g=0.5、2、10 L/min)来探讨孔口高度和气流量对气泡形成及运动的影响。实验采用高速摄影技术结合图像处理和分析方法,捕捉并定量分析了气泡的形态和运动学参数。此外,本文通过动力学方程构建了描述气泡形成和上升过程的分析模型,并基于气流量、气泡直径和来流条件构建的无量纲参数进行了上升速度的终速度修正,模型与实验数据吻合良好。结果显示,气流量的增加会导致气泡的生成时间延长,气泡当量直径增大,而上升阶段气泡的轨迹倾角减小,上升速度增大。孔口高度的增加则会使孔口处的液体流向速度增大,促使气泡更早地从孔口分离,从而使得气泡直径减小,轨迹倾角增大,上升速度减小。这些发现对于深入理解横流作用下的气泡动力学具有重要意义。更多还原