耦合碰撞诱导界面变形的气泡聚并模型构建及其在湍流能谱中的应用

本研究针对现有气泡聚并模型难以合理表征界面变形效应的瓶颈问题，由研究人员开发了一种耦合接近过程与液膜排液机制的创新模型。该模型通过引入表面恢复力量化初始与碰撞诱导变形的动态演化，揭示了曲率与轴比时序变化规律，并集成包含六种湍流涡碰撞机制的聚并频率与群体平衡方程。研究成果在轴比(1.1–1.4)、聚并/反弹事件、临界聚并速度(0.02–0.2 m/s)及气泡尺寸分布等方面与实验数据高度吻合，为多相流体系优化提供了重要理论工具。

　　

现有大多数聚并模型难以准确描述气泡表面变形的影响。本研究通过耦合接近过程与液膜排液过程，开发了同时考虑初始变形和碰撞诱导变形的改进模型。表面恢复力被用于量化表面变形程度，该模型还揭示了曲率与长短轴比值随时间演变的规律。将模型引入包含六种湍流涡碰撞机制的聚并频率和群体平衡方程(Population Balance Equation, PBE)中，并考虑了具有瓶颈效应的完整能谱。模型预测结果与轴比（范围1.1–1.4）、聚并与反弹事件、临界聚并速度（范围0.02–0.2 m/s）以及气泡尺寸分布的实验数据高度吻合。