考虑气泡形状及气泡诱导湍流的聚并模型

作     者：施炜斌 龙姗姗 杨晓钢 黄辉 段念 

作者机构：华侨大学机电及自动化学院 宁波诺丁汉大学理工学院机械材料与制造工程系 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：福建省自然科学基金资助项目(编号:2021J01296) 华侨大学中青年教师科技创新资助计划(编号:ZQN-1105) 

主　　题：气泡 湍流 聚并模型 群平衡 鼓泡塔 气液两相流 

摘      要：在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中，气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中，随着气泡体积增大，气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变，其相应的投影面积也发生变化。由于气泡对液相的强烈作用，液相湍流中剪切湍流和由气泡尾涡诱导的湍流涡漩二者共存，并且在不同的时空范围内对即将发生碰撞的气泡所携带的湍动能产生影响。针对Prince and Blanch聚并模型中的球形气泡假定和剪切湍流作用，本研究建立了考虑气泡形状和气泡诱导湍流的气泡聚并过程动力学模型，并基于群体平衡模型进行了模拟仿真。研究结果表明，在气泡聚并模型中考虑气泡形状变化、气泡诱导湍流和剪切湍流的共同作用，能够准确捕捉气液鼓泡流动中气泡的尺寸分布特征，并且能够进一步影响气液两相的动力学特性预测结果。