流动管道中气泡动力学的数值研究

管道中的空化是自然界和工程应用中的常见现象。以往的空化气泡动力学研究主要考虑静止水管中的气泡，但流动管道中气泡的动力学尚不明确。本研究通过数值仿真探讨了流动管道中空化气泡的动力学。结果表明，与静水管道中的气泡不同，受水流入和管壁约束共同作用下的气泡在管轴方向上表现出非对称行为。水流抑制了气泡界面靠近管入口端的发展，导致该侧界面随水流而动；相反，气泡的扩张和收缩以及液体喷射的生成发生在靠近管出口端。这一特征导致气泡界面出现显著的非对称性，因此本文引入了偏斜参数来表征气泡演化过程中左右两部分长度差异。气泡的演化显著影响管道出口的质量流量，甚至在气泡收缩过程中导致反向流动。