采用界面跟蹤法FTM（Front-Tracking Method）,并結(jié)合CSF（continuum surface force）模型,研究了在垂直方向上溫度分布不均勻的對(duì)稱流場(chǎng)中由Marangoni效應(yīng)引起的氣泡上升運(yùn)動(dòng)問題。模擬了在不同的M a數(shù)和Pr數(shù)下單氣泡及同軸雙氣泡的運(yùn)動(dòng)。研究結(jié)果表明,在不同的M a數(shù)下氣泡的運(yùn)動(dòng)差異較大,M a數(shù)越大,氣泡運(yùn)動(dòng)至穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度越大,且氣泡運(yùn)動(dòng)的最大速度值與M a數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系;增大Pr數(shù)所造成的粘度增大或熱擴(kuò)散率減小將削弱氣泡的遷移運(yùn)動(dòng);Marangoni對(duì)流中雙氣泡的局部運(yùn)動(dòng)證實(shí)了溫度梯度和氣泡運(yùn)動(dòng)速度緊密相關(guān)。 

【文章來源】：計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,36(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１氣泡上升物理模型

下的熱毛細(xì)遷移距離較短。圖５相同工況下的溫度梯度分布能很好地解釋這一現(xiàn)象。Ｐｒ數(shù)增大意味著粘度增大或熱擴(kuò)散系數(shù)減小，此時(shí)流體的傳熱能力減小，氣泡上下溫度梯度減小，Ｍａｒａｎｇｏｎｉ效應(yīng)形成的驅(qū)動(dòng)力減弱，故熱毛細(xì)遷移距離變短。圖６給出了Ｐｒ數(shù)分別為０．６４，１和４三種工況下速度隨時(shí)間的變化過程。與圖３的結(jié)果類似，氣泡的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)平穩(wěn)的過程，沒有發(fā)生突變。氣泡加速至穩(wěn)定狀態(tài)后，其運(yùn)動(dòng)速度保持基本不變。比較發(fā)現(xiàn)，Ｐｒ數(shù)越大，氣泡的運(yùn)動(dòng)速度越校圖２不同時(shí)刻氣泡界面形態(tài)（Ｍａ＝１５３６）Ｆｉｇ．２ＳｈａｐｅｏｆｂｕｂｂｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｗｈｅｎＭａ＝１５３６圖３Ｍａ＝１２８０，１５３８和１７９２時(shí)的氣泡速度曲線Ｆｉｇ．３ＢｕｂｂｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅｆｏｒＭａ＝１２８０，１５３８ａｎｄ１７９２圖４平衡速度與Ｍａ數(shù)的散點(diǎn)擬合Ｆｉｇ．４ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｖｅｌｏｃｉｔｙｗｉｔｈＭａｎｕｍｂｅｒａｎｄｉｔ’ｓｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅ４５計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)第３６卷

下的熱毛細(xì)遷移距離較短。圖５相同工況下的溫度梯度分布能很好地解釋這一現(xiàn)象。Ｐｒ數(shù)增大意味著粘度增大或熱擴(kuò)散系數(shù)減小，此時(shí)流體的傳熱能力減小，氣泡上下溫度梯度減小，Ｍａｒａｎｇｏｎｉ效應(yīng)形成的驅(qū)動(dòng)力減弱，故熱毛細(xì)遷移距離變短。圖６給出了Ｐｒ數(shù)分別為０．６４，１和４三種工況下速度隨時(shí)間的變化過程。與圖３的結(jié)果類似，氣泡的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)連續(xù)平穩(wěn)的過程，沒有發(fā)生突變。氣泡加速至穩(wěn)定狀態(tài)后，其運(yùn)動(dòng)速度保持基本不變。比較發(fā)現(xiàn)，Ｐｒ數(shù)越大，氣泡的運(yùn)動(dòng)速度越校圖２不同時(shí)刻氣泡界面形態(tài)（Ｍａ＝１５３６）Ｆｉｇ．２ＳｈａｐｅｏｆｂｕｂｂｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｗｈｅｎＭａ＝１５３６圖３Ｍａ＝１２８０，１５３８和１７９２時(shí)的氣泡速度曲線Ｆｉｇ．３ＢｕｂｂｌｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｕｒｖｅｆｏｒＭａ＝１２８０，１５３８ａｎｄ１７９２圖４平衡速度與Ｍａ數(shù)的散點(diǎn)擬合Ｆｉｇ．４ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｖｅｌｏｃｉｔｙｗｉｔｈＭａｎｕｍｂｅｒａｎｄｉｔ’ｓｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅ４５計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)第３６卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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