【摘 要】
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多相流动模拟过程中相界面的跟踪是多相流数值模拟的一个难点问题，本研究以两相流中基于界面跟踪法（FTM，Front Tracking Method）的相界面跟踪直接数值模拟研究为主题，采用基于密度
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多相流动模拟过程中相界面的跟踪是多相流数值模拟的一个难点问题，本研究以两相流中基于界面跟踪法（FTM，Front Tracking Method）的相界面跟踪直接数值模拟研究为主题，采用基于密度界面的跟踪方式实现气-液界面移动的直接数值模拟，对界面上的点进行标记并通过双线性插值实现界面移动，进而实现密度界面跟踪，在实现对气-液相界面实现实时跟踪的同时精确捕捉相界面；添加了表面张力，采用有限体积法处理黏度，特别是通过对密度界面的分析，获得了较精确的计算界面，模拟结果与实际物理过程相吻合，对深入研究此方法在气-液两相复杂流动FTM数值研究做了有效的尝试。 对黏性流体中的气泡动力学进行深入分析，结果表明在同一数量级上的Eo数和Mo数形状变化规律基本一致，计算模型得到验证；对同轴两气泡上升过程进行计算，与其他数值模拟方法进行对比，FTM方法的气泡形态变化相同，其界面更加清晰；进一步研究同轴两个气泡上升动力学特性，分析其压力分布和速度变化，结果表明：上下两个气泡都有一个压力中心区域使得气泡运动速度大幅度变化，气泡由此呈现出由球形-子弹状-椭圆形的形态变化；随着时间推移，两个相互作用的气泡间的相互作用力在减弱，逐渐融合。这些研究对进一步研究气-液两相流界面迁移问题具有重要的指导意义。 此外，还采用了FTM对气泡自由上升并撞击自由液面进行模拟，获得了有效的并行效果；以气泡撞击自由液面为基础，研究了气泡和自由液面两弹性边界的相互作用；比较了有无自由液面上升过程速度和变形的不同，分别在高、低粘性控制区分析不同的Eo数对气泡速度变化的影响，分析在低粘性控制区气泡的变形与Eo数和We数的关系，通过研究得到气泡跳跃高度与We数的关系。
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