Прикладная математика и механика, 2023, T. 87, № 3, стр. 423-431
Моделирование динамики всплывающего пузырька
А. Н. Зотова 1, *, А. А. Кандауров 1, Ю. И. Троицкая 1, Д. А. Сергеев 1
1 Институт прикладной физики РАН
Нижний Новгород, Россия
* E-mail: aniazotova@yandex.ru
Поступила в редакцию 28.02.2023
После доработки 19.04.2023
Принята к публикации 24.04.2023
- EDN: ZUPAJW
- DOI: 10.31857/S003282352303013X
Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.
Аннотация
Проведено прямое численное моделирование всплывания изначально покоившегося пузырька воздуха в воде без течения. Для сравнения с экспериментом взята усложненная начальная форма пузырька, соответствующая экспериментальной. Изменения формы пузырька в процессе всплывания, полученные в результате численного моделирования, близки к экспериментальным изменениям формы пузырька. Для сравнения с результатами численного моделирования, имеющимися в литературе, проведено моделирование всплывающего пузырька, имеющего изначально сферическую форму. Получено, что в процессе всплывания форма пузырька сначала близка к эллиптической и испытывает колебания, но далее усложняется – в нижней части пузырька появляется “хвост”. Данный режим динамики всплывающего пузырька подтверждается опубликованными в литературе результатами численного моделирования.
Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.
Список литературы
Haberman W.L., Morton R.K. An Experimental Investigation of the Drag and Shape of Air Bubbles Rising in Various Liquids. Washington (DC): David Taylor Model Basin, 1953.
Tagawa Y., Takagi S., Matsumoto Y. Surfactant effect on path instability of a rising bubble // J. Fluid Mech. 2014. V. 738. P. 124–142.
Bunner B., Tryggvason G. Direct numerical simulations of three-dimensional bubbly flows // Phys. Fluids. 1999. V. 11. P. 1967–1969.
Lu J., Tryggvason G. Effect of bubble deformability in turbulent bubbly upflow in a vertical channel // Phys. Fluids. 2008. V. 20. P. 040701.
Sussman M., Puckett E.G. A coupled level set and volume-of-fluid method for computing 3D and axisymmetric incompressible two-phase flows // J. Comput. Phys. 2000. V. 162. P. 301–337.
Shin S., Juric D. Modeling three-dimensional multiphase flow using a level contour reconstruction method for front tracking without connectivity // J. Comput. Phys. 2002. V. 180. P. 427–470.
Hua J., Stene J.F., Lin P. Numerical simulation of 3D bubbles rising in viscous liquids using a front tracking method // J. Comput. Phys. 2008. V. 227. P. 3358–3382.
Pivello M., Villar M. Serfaty R. et al. A fully adaptive front tracking method for the simulation of two phase flows // Int. J. Multiphase Flow. 2014. V. 58. P. 72–82.
Tripathi M.K., Sahu K.C., Govindarajan R. Dynamics of an initially spherical bubble rising in quiescent liquid // Nature Commun. 2015. V. 6. № 1. P. 1–9.
Bonometti T., Magnaudet J., Gardin P. On the dispersion of solid particles in a liquid agitated by a bubble swarm // Metall Mater Trans. B. 2007. V. 38. P. 739–750.
Roghair I., Van Sint Annaland M., Kuipers H.J.A.M. Drag force and clustering in bubble swarms // AIChE J. 2013. V. 59. Iss. 5. P. 1791–1800.
Roghair I., Sint Annaland M., Kuipers H.J. Drag force and clustering in bubble swarms // AIChE J. 2013. V. 59. P. 1791–1800.
Magnaudet J., Mougin G. Wake instability of a fixed spheroidal bubble // J. Fluid Mech. 2007. V. 572. P. 311–337.
Shew W.L., Pinton J. Dynamical model of bubble path instability // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. P. 144508.
Wichterle K., Vecer M., Ruzicka M.C. Asymmetric deformation of bubble shape: cause or effect of vortex-shedding? // Chem. Papers. 2014. V. 68. P. 74–79.
Popinet S. The Basilisk code: http://basilisk.fr
Popinet S. An accurate adaptive solver for surface-tension-driven interfacial flows // J. Comput. Phys. 2009. V. 228 (16). P. 5838–5866.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Прикладная математика и механика
Пн.-пт.: 10.00-19.00