初始形状对浮升气泡动力特性的影响

气泡终端速度
气泡终端速度是指气泡在液体中受到重力和阻力的作用下达到稳定运动状态的速度。

在液体中，气泡终端速度取决于气泡的大小、密度差异、液体的性质以及液体中的其他环境因素。

下面是一些影响气泡终端速度的重要因素：
1. 大小和形状：较大的气泡通常会具有更高的终端速度。

形状也会对终端速度产生影响，例如球形气泡比非球形气泡速度更快。

2. 密度差异：气泡和液体之间的密度差异越大，气泡的终端速度越高。

根据阿基米德原理，浮力将气泡往上推，而重力将气泡拉向下。

当浮力大于重力时，气泡会上浮；当重力大于浮力时，气泡会下沉。

3. 液体性质：液体的粘度和密度等物理特性会影响气泡的终端速度。

高粘度液体会对气泡运动产生更大的阻力，从而减慢其终端速度。

4. 液体中的环境因素：液体中存在的其他因素，如温度、压力和溶解气体的浓度等，都可能对气泡终端速度产生影响。

需要注意的是，气泡终端速度的准确计算可能较为复杂，涉及到流体动力学和气体物理学等领域的知识。

理论模型、实验数据和数值模拟等方法通常被用于研究和预测气泡的终端速度。

哈工程气泡动力学
哈工程气泡动力学是研究气泡在流体中运动和相互作用的学科，
它在工程领域具有重要的应用价值。

本文将针对哈工程气泡动力学进
行全面介绍，包括气泡的产生、演化、运动以及其在不同工程领域中
的应用。

2. 气泡的产生
气泡的产生有多种方式，常见的包括气体释放、挥发、沉浸等。

其中，气体释放是一种常见的方式，如在管道中流动的液体中含有溶
解气体，在流体中流速减小或管道直径扩大时，溶解气体就会从液体
中析出形成气泡。

3. 气泡的演化
一旦气泡形成，它会随着流体的运动而发生演化。

气泡的大小、
形状和运动状态都会受到流体的影响。

在流体中，气泡会受到浮力、
阻力和表面张力等力的作用，从而产生不同的运动轨迹和形态。

4. 气泡的运动
气泡在流体中的运动可以分为三种基本形态：上升、下沉和平衡。

上升是气泡在流体中受到浮力作用向上运动的一种形态，而下沉则是
气泡受到重力作用向下运动的一种形态。

当气泡所受力平衡时，它将
处于平衡状态。

哈工程气泡动力学在各个工程领域中都有着广泛的应用。

例如，
在水力学领域，气泡动力学的研究可以帮助我们理解水流中气泡对泥
沙运动的影响，从而优化水力工程设施的设计。

此外，在航空航天领域，气泡动力学的研究可以用于改进飞行器的气动性能，提高飞行效率。

综上所述，哈工程气泡动力学是一门研究气泡在流体中运动和相
互作用的学科，它在工程领域中具有广泛的应用前景。

通过深入了解
气泡的产生、演化和运动，我们可以更好地应用气泡动力学知识来解
决工程问题，提高工程设计的效率和可靠性。

气泡在密闭空间中的运动特性研究气泡是一种常见的液体中的气体团，具有较小的体积，但在某些情况下却能对流体流动产生显著的影响。

因此，对气泡在液体中的运动特性进行深入的研究对于流体动力学的发展具有重要的意义。

气泡在液体中的运动特性是由多个因素共同作用而产生的，其中最为重要的因素是气泡大小、液体表面张力、气泡在流体中的位置和液体的密度。

如果将气泡置于密闭空间中，则还需要考虑空气压力对气泡的影响。

在密闭空间中，气泡的运动方式主要取决于气泡的升降运动和水平运动。

在运动过程中，气泡可以在液体中形成涡旋和液流，并且还会与周围的气体产生热传导和质量传递。

当气泡尺寸较小时，它们通常可以自由地在密闭空间中上下游荡，并受到气体的强烈影响。

然而，当气泡尺寸较大时，由于浮力的影响，它们的运动轨迹将更为复杂，并可能与液体中其他物体同步运动。

同时，在密闭空间中，气泡可能会产生共振效应，这是由于空
气压力和周围空气的振荡所引起的。

这些共振效应可能会导致气
泡的大小和形状发生变化，也可能会产生液体中的共振波。

在气泡的运动中，液体中的气体也会受到影响。

当气泡接近流
体表面时，它们会对表面张力和气体分布产生影响，并可能引起
气体流的形成。

此外，气泡的存在还会影响气体的蒸汽压力，从
而改变液体的沸点。

总之，气泡在密闭空间中的运动特性是一个非常复杂的问题，
需要考虑多个因素对气泡的影响。

未来的研究将需要集中注意力，发掘新的机制并深入理解气泡在液体中的行为。

《气泡动力学特性的三维数值模拟研究》篇一摘要本文通过三维数值模拟技术，对气泡动力学特性进行了深入研究。

通过对气泡生成、运动、上升和破裂等过程进行数学建模和模拟，我们能够更好地理解气泡在不同条件下的行为，从而为工业生产、环境保护、海洋工程等领域的实际问题提供理论依据和解决方案。

一、引言气泡作为流体中的基本组成部分，其动力学特性在许多领域具有重要影响。

从微观的化学反应到宏观的海洋环境，气泡的生成、运动和破裂等行为都直接影响着系统的性能和稳定性。

因此，对气泡动力学特性的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究方法本研究采用三维数值模拟技术，通过建立精确的数学模型，对气泡的动力学特性进行深入研究。

首先，我们确定了研究的物理模型和数学方程，包括流体动力学方程、热力学方程等。

然后，利用高性能计算机进行数值计算和模拟。

最后，通过数据分析和可视化技术，将模拟结果直观地展示出来。

三、气泡动力学特性的三维模拟1. 气泡生成与运动：在模拟中，我们研究了气泡从生成到运动的过程。

通过对流体动力学方程的求解，我们能够观察到气泡在流体中的运动轨迹和速度变化。

此外，我们还考虑了不同流体条件对气泡生成和运动的影响。

2. 气泡上升过程：我们模拟了气泡在流体中的上升过程，包括上升速度、形状变化等。

通过改变流体的物理性质（如密度、粘度等），我们研究了这些因素对气泡上升过程的影响。

3. 气泡破裂过程：我们还研究了气泡的破裂过程，包括破裂的原因、方式和影响等。

通过分析气泡破裂过程中的能量变化和流体动力学特性，我们能够更好地理解气泡破裂的机理。

四、结果与讨论通过对模拟结果的分析，我们得到了关于气泡动力学特性的重要结论。

首先，我们发现流体的物理性质对气泡的生成、运动和破裂具有重要影响。

例如，高粘度流体中的气泡上升速度较慢，而低粘度流体中的气泡则更容易破裂。

其次，我们还发现气泡的形状在运动过程中会发生变化，这种变化会影响气泡的稳定性和运动轨迹。

世界桥梁2021年第49

卷第6

期(总第215

期)

World Bridges, Vol. 49, No. 6, 2021

(Totally

No. 215)

78

深水浮式桥梁浮箱式承台水动力特性分析汤淼，

向升，

程斌

(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，

上海200240)

摘要：为研究不同设计参数条件下深水浮式桥梁浮箱式承台的水动力特性,基于势流理论

，采用水动力软件AQWA对吃水

深度10 m、排水量21 000 m

3

的浮箱式承台开展数值模拟和参数化分析，研究承台截面形状(圆形、长方形、端部倒角形、端部

圆形、端部尖角形、椭圆形)、垂荡板、承台潜深等因素对其水动力特性的影响规律。结果表明：减小承台迎浪面尺寸、合理调整

承台截面形状可显著降低其横荡方向的波浪力，其中，椭圆形截面承台效果最佳;承台横荡波浪力随入射角增大会逐渐减小，

同一入射方向下各形状承台波浪力大小关系基本保持不变,可基于主入射角开展研究；垂荡板的设置可有效调整桥梁固有周 期，使其避开能量集中波浪周期域，从而减小桥梁运动响应;半潜式承台的受力和经济性均优于全潜式承台

。

关键词：浮式桥梁；浮箱式承台；势流理论;数值模拟；参数分析；

水动力特性

中图分类号：U44& 19

；U443.25；U441 文献标志码：A 文章编号：1671-7767(2021)06-0078-07

1引言

我国海岸线上分布着众多海湾和岛屿，随着区 域一体化建设的推进，跨海大桥作为跨越海湾、连接

陆岛的重要交通方式，近年来得到了蓬勃发展

。曾

甲华、郑和晖和周建强等口切围绕跨海大桥的结构设

计、施工技术、防腐蚀性能等方面开展了较为系统的 研究。然而，传统跨海大桥通过固定式基础承载于 地基，在宽水面、高水深海域面临着建造经济性与高 技术难度的双重挑战。深水浮式桥梁通过浮式基础 借助水浮力承载结构自重和交通活载，可避免传统 桥梁深水基础建设存在的困难，在此类海域的跨域 工程中具有显著优势，被认为是未来深水海域交通 建设的重要发展方向⑷。永久性浮式桥梁在美国、 挪威、日本等国发展较早，已建成数座代表性浮式桥 梁结构。为实现多处峡湾跨越，挪威学者正针对大 跨度缆索承重浮式桥梁结构开展深入研究顷。我国 在相关领域研究较少，目前尚无大型工程应用。深水浮式桥梁服役于海洋环境当中，长期承受 风、波浪、洋流等环境荷载的作用，其动力响应问题 是研究关注的重点之一。相关研究表明，基础的变 位将导致上部结构出现不可忽略的次内力和次变 形,甚至可能成为引发桥梁整体垮塌的关键原因⑷。 对于浮式桥梁，针对直接承受水动力荷载的浮式基 础进行水动力特性优化,以保证其位移刚度、减小基 础变位，对保障桥梁整体的动力响应和结构安全具 有重要意义。目前关于浮式桥梁动力性能的研究仍然不充 分，针对浮箱式承台水动力特性的研究鲜有报道。 姜海西等⑷提出了一种由浮箱式承台、张力腿系统 和锚固系统组成的浮式基础结构体系，

气泡的秘密气泡形成与稳定气泡是一种在液体中存在的微小气体囊泡，由于其独特的形态和特性，在生活中被广泛应用。

气泡的形成与稳定是一个复杂的过程，其中涉及到许多物理和化学的原理。

下面将从气泡形成的机制以及气泡稳定性的影响因素两个方面来探讨气泡的秘密。

气泡的形成是一个动态平衡的过程。

一般来说，气泡的形成主要包括三个步骤：核形成、核长大和浮力上升。

在液体中存在着许多微小的气体囊泡，当液体中的气体溶解度降低时，就会形成气泡核。

气泡核的形成需要克服表面张力的阻碍，而核长大则需要克服过饱和度的阻碍。

最终，形成的气泡会由于比周围液体轻而产生浮力上升。

在这个过程中，溶解度、表面张力以及过饱和度是影响气泡形成的重要因素。

除了形成过程外，气泡的稳定性也是一个重要的问题。

气泡的稳定性受到多种因素的影响，包括粘度、表面张力、离心力等。

粘度是一个非常关键的因素，粘度较大的液体会减少气泡的运动速度，从而增加气泡在液体中的停留时间，使得气泡更容易聚集成团。

此外，表面张力也会影响气泡的稳定性，表面张力越大，气泡的形成和稳定性就越高。

离心力则是另一个不容忽视的因素，离心力会使气泡向液体表面移动，增加气泡与液体接触，从而影响气泡的稳定性。

综上所述，气泡的形成与稳定涉及到多个因素的影响。

在实际应用中，了解这些原理对于控制气泡的产生和稳定具有非常重要的意义。

通过合理地调节液体的表面张力、粘度和温度等参数，可以有效地控
制气泡的形成和稳定，提高生产效率和产品质量。

希望通过对气泡的形成与稳定的研究，能够更好地应用于工业生产和科学研究中，为人类生活带来更多的便利与创新。

气泡在流体中的运动行为研究引言气泡在流体中的运动行为是流体力学领域的重要课题之一。

气泡的运动行为直接影响着自然界和工业中的许多现象和过程，如气泡提升速度、气泡在管道中的输运和分离等。

因此，研究气泡在流体中的运动行为对于理解和控制这些现象具有重要的理论和应用价值。

本文将从气泡的形态演化、气泡运动的驱动机制以及影响气泡运动行为的因素等方面进行综述，旨在全面了解气泡在流体中的运动过程，并为相关领域的研究提供参考。

气泡形态演化气泡在流体中的形态演化是气泡运动行为的重要方面之一。

常见的气泡形态主要有球形、椭球形和不规则形状等。

气泡形态的演化受到多种因素的影响，包括流体的流速、气泡的大小、周围流体的性质等。

下面将简要介绍几种常见的气泡形态演化过程。

气泡的膨胀和收缩当一个气泡存在于液体中时，由于液体对气泡的压力作用，气泡会受到压缩。

这种压缩作用会使气泡的体积减小，使其形成一个更加紧凑的形态。

相反，当液体对气泡施加的压力减小时，气泡膨胀，体积增大。

气泡的膨胀和收缩过程是气泡形态演化的基本过程之一。

气泡的变形和破裂气泡在流体中运动时，由于流体的剪切力作用，气泡会发生变形。

较大的气泡会因此变得不规则，并可能发生破裂现象。

气泡的变形和破裂过程对于气泡运动行为的研究具有重要意义。

气泡运动的驱动机制气泡在流体中的运动主要受到以下几种驱动机制的影响：浮力、表面张力、惯性力和阻力等。

浮力浮力是指液体对气泡的向上推力。

根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开的液体的重量。

因此，气泡在液体中会受到一个向上的浮力，这是气泡在流体中上升的主要驱动力。

表面张力表面张力是液体表面上的分子内聚力。

当气泡在液体中移动时，表面张力会使气泡变形并产生阻力。

这种阻力会减缓气泡的运动速度，并影响气泡的运动轨迹和形态演化。

惯性力惯性力是由于气泡的运动速度改变而产生的力。

当气泡在流体中进行加速或减速运动时，惯性力会对气泡产生作用力，影响气泡的运动行为。

《气泡动力学特性的三维数值模拟研究》篇一摘要本文旨在通过三维数值模拟的方法，对气泡动力学特性进行深入研究。

通过建立数学模型，运用计算流体动力学（CFD）技术，对气泡在流体中的生成、运动、变形及破裂等过程进行数值模拟。

本文首先介绍研究背景和意义，然后详细阐述数学模型的建立、数值模拟方法及结果分析，最后总结研究成果并展望未来研究方向。

一、引言气泡动力学是流体力学中的一个重要研究领域，涉及气泡在流体中的生成、运动、变形及破裂等过程。

这些过程在许多工程领域中具有广泛应用，如化工过程中的气液传质、海洋工程中的气泡减阻、医学领域的微气泡诊断和治疗等。

因此，对气泡动力学特性的研究具有重要的理论价值和实际应用意义。

二、数学模型的建立为了对气泡动力学特性进行数值模拟，需要建立相应的数学模型。

本文采用计算流体动力学（CFD）技术，通过求解Navier-Stokes方程和连续性方程等基本流体动力学方程，来描述气泡在流体中的运动过程。

同时，考虑到气泡的表面张力、粘性力、浮力等影响因素，建立了包含这些因素的数学模型。

三、数值模拟方法1. 网格划分：为了进行数值模拟，首先需要对计算区域进行网格划分。

根据气泡的运动特性和计算需求，采用合适的网格划分方法，确保计算的准确性和效率。

2. 求解方法：采用高精度数值求解方法，如有限元法或有限差分法等，对建立的数学模型进行求解。

通过迭代计算，得到气泡在流体中的运动轨迹、形状变化及受力情况等。

3. 边界条件与初始条件：根据实际问题，设定合理的边界条件和初始条件。

如设定流体的速度、温度、压力等参数，以及气泡的初始位置、大小、速度等。

四、结果分析1. 气泡生成与运动：通过数值模拟，可以观察到气泡在流体中的生成过程。

随着气体的不断加入，气泡逐渐形成并开始在流体中运动。

其运动轨迹受到流体速度、粘性力、表面张力等因素的影响。

2. 气泡变形与破裂：在流体中运动的气泡会受到各种力的作用，从而发生变形。

第２６卷第５期　２００５年９月　

工程热物理学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＴＨＥＲＭＯＰＨＹＳＩＣＳ　Ｖｏ１．２６．ＮＯ．５　

Ｓｅｐ．，２００５　

气泡初始尺寸对泡一弹状流型转换的影响　赵建福　（中国科学院力学研究所国家微重力实验室，　北京　１０００８０）　摘要　本文对气液两相泡状流向弹状流转换的机制进行了分析，认为气泡合并是影响该流型转换的主要机制，并据此　用随机数值模拟方法，对气泡初始尺寸对泡状流向弹状流转换的影响进行了研究。计算结果表明，无量纲气泡碰撞率是一　条通用曲线，根据该曲线可以确定气泡初始尺寸产生影响的区域及其大小，与实验结果的比较令人满意。　

关键词气液两相流；流型；气泡初始尺寸；泡状流　弹状流转换；随机模拟　中图分类号：０３５９＋．１　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５３—２３１Ｘ（２００５）０５—０７９３—０３　

ＩＮＦＬＵＥＮＣＥ　ｏＦ　ＢＵＢＢＬＥ　ＩＮＩＴＩＡＬ　ＳＩＺＥ　ｏＮ　ＢＵＢＢＬＥ—Ｔｏ—ＳＬＵＧ　ＴＲＡＮＳＩＴＩｏＮ　

ＺＨＡ０　Ｊｉａｎ—Ｆｕ　（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｌｊｉｎｇ　１０００８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｍｏｎ　ａｃｃｅｐｔｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ—ｔｏ—ｓｌｕｇ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　（ＢＳＴ）ｏｆ　ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ　ｇａｓ—ｌｉｑｕｉｄ　ｆｌｏｗｓ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ＢＳＴ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ　ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ．Ａ　ｒａｎｄｏｍ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉＳ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｂｕｂｂｌｅ　ｓｉｚｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ—ｔｏ—ｓｌｕｇ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ　ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｉｔ　ｉＳ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌＯＣＵＳ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｉＳ　ａ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｃｕｒｖｅ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｃｕｒｖｅ，ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｓｉｚｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｕｂｂｌｅ—ｔｏ—ｓｌｕｇ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．　ｗｈｉｃｈ　ａｇｒｅｅｓ　ｖｅｒｙ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｔｗｏ－－ｐｈａｓｅ　ｇａｓ－－ｌｉｑｕｉｄ　ｆｌｏｗ；ｆｌｏｗ　ｐａｔｔｅｒｎ；ｂｕｂｂｌｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｓｉｚｅ；ｂｕｂｂｌｅ－－ｔｏ－－ｓｌｕｇ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；　ｒａｎｄｏｍ　ｎｕｍｅｒｉｃａ１　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ