發(fā)動機水下排氣氣泡運動特性研究.pdf

1、氣泡運動現(xiàn)象存在于許多自然現(xiàn)象和工程實際中，如水輪機和水泵的空化空蝕、船舶螺旋槳的水流空蝕、氣液兩相流和艦船水下排氣等。鑒于此，本文以某發(fā)動機水下排氣氣泡為對象，探討了發(fā)動機水下排氣氣泡運動特性，包括發(fā)動機水下氣泡生成機理及其運動規(guī)律；單氣泡在水中的相變過程和運動現(xiàn)象，不同初始位置的雙氣泡在水中的運動特性；隨機多氣泡的生成機理及其運動規(guī)律；含有可溶性組分的氣泡在水中的溶解現(xiàn)象及過程。
　　首先，建立了氣泡生成的數(shù)學(xué)模型,運用VOF

2、方法模擬氣液兩相交界面，結(jié)果表明：單個氣泡的生成經(jīng)歷了出現(xiàn)、緩慢生長、快速生長和脫離四個階段；在表面張力作用下，氣泡內(nèi)部壓力均勻分布且明顯高于氣泡外部壓力；基于數(shù)字圖像處理算法提出了一種計算單氣泡體積及其運動軌跡的方法；當(dāng)針孔直徑一定時，隨著氣流速率增大，氣泡脫離時間減小，且減小趨勢放緩，而氣泡生成體積總的來說呈增大趨勢；當(dāng)氣體流速相等時，孔徑越小，氣泡脫離時間越長，氣泡生成體積越大。同時，還研究了表面接觸角、液體粘性系數(shù)和液面參考壓力

3、對氣泡生成特性的影響。
　　其次，研究了氣泡水下運動特性，研究發(fā)現(xiàn)：單個氣泡在水中運動時，其形狀由球形逐漸變?yōu)殚蠙烨驙?，并且左右擺動上升，其運動形狀為一條類S型曲線；不同初始位置氣泡運動過程中可能會發(fā)生碰撞、聚合與破碎現(xiàn)象；基于Journal功能，通過C語言編程方法生成了具有隨機特性的氣泡群；隨著液體相對黏性的增大，氣泡運動軌跡左右擺動幅度越來越小，最后近似于一條豎直的直線；液體表面張力起著維持氣泡形狀的作用，表面張力過小氣泡迅速