【摘 要】
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该文对单个球形小气泡在理想流体的波浪场中在浮力作用下的运动进行了理论和实验研究.忽略气泡对波浪的影响,导出了气泡运动的方程组.对方程组进行了求解,发现当气泡半径小于
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该文对单个球形小气泡在理想流体的波浪场中在浮力作用下的运动进行了理论和实验研究.忽略气泡对波浪的影响,导出了气泡运动的方程组.对方程组进行了求解,发现当气泡半径小于0.5mm时,气泡的运动可以看作是波浪诱导运动和气泡稳定上升运动的叠加.由实验可知,当气泡半径大于0.5mm时气泡在波浪中的平均上升速度不再随气泡半径的增大而增大,而是趋于一个常数.在小气泡的情况下,由于重力波频率与气泡本征振动频率相差太远,二者的振动不会耦合.在气泡上升过程中,气泡的振动很快衰减,基本可以忽略.当气泡半径小于0.5mm且距自由面的距离大于波高时,理论计算给出的气泡上升轨迹与实验得到的轨迹符合得很好.该文进一步研究了单个球形小气泡的气体扩散过程.对气体扩散方程进行量级分析,忽略高阶项,得到了气泡的气体扩散方程.将其和气泡运动方程耦合在一起进行求解,研究了溶解于水的气体浓度、波浪、气泡半径、初始深度对单个气泡气体扩散量的影响.计算了气泡云对气体的输运量,发现由于气泡云对气体的输运,溶解于水中的气体可出现过饱和状态.在10m/s风速下,O<,2>的过饱和度可达1.89%~3.92%.这和Stramska<[55]>的实测结果基本一致.
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