复杂流场下气泡界面不稳定现象的数值模拟方法综述

倪宝玉，张阿漫，张忠宇，李 帅

（哈尔滨工程大学 船舶工程学院，哈尔滨 150001）

复杂流场下气泡界面不稳定现象的数值模拟方法综述

倪宝玉，张阿漫，张忠宇，李 帅

（哈尔滨工程大学 船舶工程学院，哈尔滨 150001）

气泡界面不稳定现象一直是国内外关注和研究的热点。近年来，边界元方法（Boundary Element Method，BEM）被广泛应用于气泡动力学模拟，文章则侧重综述边界元法及其相关技术在模拟气泡界面不稳定现象中的应用与发展。首先，简要回顾不同边界不同背景流场下气泡溃灭坍塌的边界元法研究进展；其次，分别回顾和讨论气泡撕裂、融合和在自由面破裂三种典型界面不稳定现象的研究进展；再次，回顾和讨论了气泡模拟过程中可压缩性、表面张力和粘性三种因素的影响；最后，在上述基础上提出了一些尚需进一步解决的问题。该文旨在向国内同行学者介绍目前气泡界面不稳定现象的最新研究进展，希望能为国内学者研究气泡动力学提供一定参考。

气泡；界面不稳定；边界元法；撕裂；融合

1 引 言

气泡在流体中的运动学形态和动力学特性一直是流体力学、环境工程、医学和船舶与海洋工程等多种领域的研究热点之一，在自然界中随处可见流体中的气泡现象，在各工程领域的应用更不胜枚举。仅以船舶与海洋工程领域为例，较著名的气泡现象就有高速运转的螺旋桨周围形成的多种形态螺旋桨空泡[1]，有水下攻击武器爆轰后形成的水下爆炸气泡[2]，也有近年来绿色造船引入的气泡减阻技术中的微气泡或气穴[3]等。……