垂直振动水柱中气泡下沉机理

摘要：

对装有水的容器施加垂直振动, 水中的气泡可能出现下沉的现象. 针对球形气泡构建了基于理想气体方程的气泡运动学模型, 该模型考虑了Basset力对气泡运动的影响. 观察到气泡的运动呈振荡形式, 存在一个临界深度, 气泡在临界深度时稳定振荡, 在临界深度以上时上升, 在临界深度以下时下沉. 采用分离气泡运动和引入收敛因子的方法对Basset力进行理论求解, 并通过等步长复合梯形公式对Basset力进行数值求解. 模型的数值模拟结果表明: 附加质量力是气泡下沉的关键因素, 而Basset力对气泡下沉的临界深度和气泡下沉的前期轨迹无明显影响, 但对气泡下沉的后期轨迹有较大影响. 采用去噪、二值化、填充图像等数字图像处理的办法提取气泡的特征尺寸, 可提高实验参数测量的准确性, 使气泡下沉的临界深度与理论值相匹配.

关键词：垂直振动、气泡下沉、稳定振荡、Basset力

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资助基金：中央高校基本科研业务费专项资金;陕西省自然科学基础研究计划;国家大学生创新创业训练计划

在线出版日期：2020-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：185-193