低Weissenberg数黏弹性流体中单气泡上浮运动特性研究

使用VOF法数值研究了气泡在黏弹性流体中的上浮运动,黏弹性模型选用Oldroyd-B模型.在低Weissen-berg数(Wi)下,研究了黏性力、松弛时间、表面张力和黏度比对气泡上浮运动的影响.结果表明,当黏性力和弹性力较大(如Ga = 2,Wi≥0.5和β= 0.2)时,气泡尾部会出现"尾缘尖"现象,"尾缘尖"现象随着弹性的增强和表面张力的减小变得明显;当弹性较弱(如Wi = 0.1)时,"尾缘尖"现象消失,气泡呈为帽形;当表面张力较大(如Eo = 1)时,气泡呈现为纵向拉长的椭圆形,尾部特征不明显;在黏弹性流体中,表面张力对气泡的影响与在黏性流体中的相似;气泡在上浮过程中,随形状的变化,表现出"持续加速到稳定"和"加速-减速-再加速到稳定"两种上浮形式,在黏弹性流体中,气泡的上浮速度高于在纯黏性流体中的上浮速度;气泡周围的弹性应力与流体的黏度和松弛时间有关,随着黏度的减小和松弛时间的增大,弹性应力作用范围变宽.