用MAC法和数学图象分析技术进行鼓泡流体动力学研究

以MAC数值方法及流体力学中的余维—斯托克斯方程和流体连续性能方程为理论基础，建立了柱坐标系下液体中单孔鼓泡过程的微分反差分数学模型，推导了气泡自由表面处的边界条件，编制了以MAC法模拟求解单孔鼓泡过程的理论计算程序。在确定的初始条件和边界条件下，计算求解了气泡形状、空间位置、液体压力场及速度场随时间的变化规律。采用数字图象分析技术，对高速摄录获得的气泡图象进行了科学处理。对比结果表明，理论模型计算出的鼓泡过程与实验实测值相当吻合。从理论和实验两方面对鼓泡过程的研究得到下述结果：气泡在生成、膨胀长大过程中偏离球形甚远，脱离孔口的气泡之体积随液体密度及气体流量的增大而呈上升趋势。