气体流量下浸没液体孔口气泡形成的数值研究

通过数值仿真研究在恒定气体流量下浸没液体孔口气泡形成过程，采用名为interIsoFoam的OpenFOAM体积有自由表面求解器。计算结果表明，脱落的气泡尺寸随气体流量、孔口尺寸、表面张力、液体接触角等参数的增大而增加，定性上与大多数前述作者的研究结果一致。对于给定的孔口尺寸和液体性能，在气体流量超过临界值后，脱落的气泡会通过共聚合合并，称为气泡配对。在低气体流量下，脱落气泡体积在准静态区域依赖于气体流量呈线性关系，这与物理机理分析相符，但以前的作者未予以认识。脱落气泡尺寸在液体充分湿润孔口壁面时对接触角不敏感，但当接触角超过临界值后，气泡尺寸会显著增加，这导致接触线在孔口水平外壁上发生运动。该临界接触角的值随着孔口尺寸的增大而增加，随着气体流量的增大而减小。这些发现表明，对于保持恒定气体流量的亚毫米孔口，减小孔口尺寸以生成更小的气泡将更加困难。