大密度比气泡在含非对称障碍物微通道内的运动行为*

贺传晖 刘高洁 娄钦

(上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093)

采用格子玻尔兹曼方法研究了含非对称障碍物微通道内气泡变形、分裂、上升速度、以及剩余质量比的变化规律.研究结果表明，首先，气泡在穿过通道的过程中变形加剧时其上升速度会减小.其次，随着Eötvös 数增加，气泡在穿过障碍物的过程中形变越来越严重，速度越来越大且通过时间越来越小.除此之外，随着气液黏度比增加，气泡变形更严重，上升速度显著增加，且气泡剩余质量比减少.另一方面，随着障碍物纵向距离增加，气泡通过障碍物的时间减少，而气泡的剩余质量比呈现近似不变-增加-减小-增加的变化趋势.再者，为了研究障碍物横向距离对气泡运动形态的影响，考虑了两种情况:一是两障碍物长度同时改变;二是仅改变单侧障碍物长度.结果表明，对于以上两种情况，当横向距离较小时，仅改变单侧障碍物长度造成气泡通过障碍物的时间更长.最后，研究结果还表明当右侧障碍物宽度足够大时，气泡离开障碍物时的位置几乎不变，而随着右侧障碍物宽度的增加，气泡穿过障碍物的时间缓慢增加，气泡的剩余质量比先近似不变然后大幅下降最后又保持近似不变.

1 引言

自然界和工业过程中广泛存在着与气泡有关的现象，例如日常生活中的沸腾现象，肥皂泡在空气中的上升和破碎现象等.在工业生产中，燃料电池、冶金行业、核事故防泄漏处理、注气……