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气泡与自由液面相互作用的实验研究

张阿漫 王超 王诗平 程晓达

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气泡与自由液面相互作用的实验研究

张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达

Experimental study of interaction between bubble and free surface

Zhang A-Man, Wang Chao, Wang Shi-Ping, Cheng Xiao-Da
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  • 气泡在不同边界附近运动时,其运动特性与在自由场中相比会发生很大变化,特别是当气泡在近自由面附近运动时, 与自由面发生强烈的耦合作用而产生极其复杂的水面现象.为探究其规律,在前人研究的基础上, 采用电火花生成气泡,利用高速摄影系统对气泡与自由液面的相互作用进行了实验观察和研究. 通过对大量实验数据的分析和整理,总结了自由液面的存在对气泡最大半径、脉动周期、射流时间以及射流宽度的影响, 并初步拟合了放电电压与气泡最大半径的关系.对不同水冢现象的具体过程进行了分类和详细的描述, 得出了发生不同水冢现象的决定因素,同时统计得到相同初始条件下水柱最大高度随无量纲距离的变化规律, 为气泡与自由液面相互作用的研究提供了参考.
    As a bubble moves near different boundaries, the motion characteristic will change largely compared with the condition of free field, especially near the free surface: there will appear a complex phenomenon because of the interaction. This paper aims to investigate experimentally the phenomenon and the regularity of the interaction between bubble and free surface. Using a spark-generated device and a high-speed camera, the influences of free surface on the maximal radius, period, jet time and width of the bubble are discussed. The relation between the voltage and the maximal radius is obtained. Different typical phenomena near the free surface are observed. The factors inducing different plume phenomena are obtained. Then the regurality of maximal height of the water column varying with dimensionless distance under the same initial condition is obtained, which provides a reference to the research on the interaction between bubble and free surface.
    • 基金项目: 霍英东教育基金(批准号: 121073)、国家自然科学基金重点项目(批准号: 50939002)、 国家自然科学基金(批准号: 10976008, 50809018, 51009035)和教育部新世纪优秀人才支持计划 (批准号: NCET-10-0054)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Fok Ying-Tung Education Foundation, China (Grant No. 121073), the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50939002), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10976008, 50809018, 51009035), and the Program for the New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education, China (Grant No. NCET-10-0054).
    [1]

    Gibson D C 1968 Proceeding of 3rd Conference Hydraulic Fluid Mechanics (Sydney: Pearson) p210

    [2]

    Chahine G L 1977 J. Fluid Eng. 99 709

    [3]

    Abdolrahman D, Khoo B C, Mohammad T, Shervani T 2009 Res. Art. 46 419

    [4]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound Elem. 28 315

    [5]

    Kalumuck K M, Chahine G L, Duraiswami R 1995 J. Fluid Struct. 9 861

    [6]

    Wang S P, Zhang A M, Liu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 054720 (in Chinese) [王诗平, 张阿漫, 刘云龙 2011 60 054720]

    [7]

    Blake J R, Gibson D C 1981 J. Mech. 111 123

    [8]

    Cole R H 1965 Underwater Explosion (Beijing: National Defence Industry Press) p163 (in Chinese) [库尔 R H 1965 水下爆炸(中译本) (北京: 国防工业出版社) 第163页]

    [9]

    Robinson P B, Blake J R, Kodama T, Shima A, Tomita Y 2001 J. Appl. Phys. 89 8225

    [10]

    Tomita Y, Kodama T 2001 Proceedings of the IUTAM Symposium (Birmingham: Springer) p303

    [11]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Chinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 57 339]

    [12]

    Zhang A M, Wang S P, Bai Z H, Huang C 2011 Acta Mech. Sin. 43 71 (in Chinese) [张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 黄超 2011 力学学报 43 71]

    [13]

    Plesset M S, Chapman R B 1971 J. Fluid Mech. 47 283

    [14]

    Blake J R, Taib B B, Doherty G 1987 J. Fluid Mech. 181 197

    [15]

    Cerone P, Blake J R 1984 J. Austral. Math. 26 31

    [16]

    Wang Q X 1998 Theor. Comp. Fluid Dyn. 12 51

    [17]

    Klaseboer E, Khoo B C 2004 J. Appl. Phys. 96 5808

    [18]

    Lauterborn W, Bolle W 1975 J. Fluid Mech. 72 391

  • [1]

    Gibson D C 1968 Proceeding of 3rd Conference Hydraulic Fluid Mechanics (Sydney: Pearson) p210

    [2]

    Chahine G L 1977 J. Fluid Eng. 99 709

    [3]

    Abdolrahman D, Khoo B C, Mohammad T, Shervani T 2009 Res. Art. 46 419

    [4]

    Pozrikidis C 2004 Eng. Anal. Bound Elem. 28 315

    [5]

    Kalumuck K M, Chahine G L, Duraiswami R 1995 J. Fluid Struct. 9 861

    [6]

    Wang S P, Zhang A M, Liu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 054720 (in Chinese) [王诗平, 张阿漫, 刘云龙 2011 60 054720]

    [7]

    Blake J R, Gibson D C 1981 J. Mech. 111 123

    [8]

    Cole R H 1965 Underwater Explosion (Beijing: National Defence Industry Press) p163 (in Chinese) [库尔 R H 1965 水下爆炸(中译本) (北京: 国防工业出版社) 第163页]

    [9]

    Robinson P B, Blake J R, Kodama T, Shima A, Tomita Y 2001 J. Appl. Phys. 89 8225

    [10]

    Tomita Y, Kodama T 2001 Proceedings of the IUTAM Symposium (Birmingham: Springer) p303

    [11]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Chinese) [张阿漫, 姚熊亮 2008 57 339]

    [12]

    Zhang A M, Wang S P, Bai Z H, Huang C 2011 Acta Mech. Sin. 43 71 (in Chinese) [张阿漫, 王诗平, 白兆宏, 黄超 2011 力学学报 43 71]

    [13]

    Plesset M S, Chapman R B 1971 J. Fluid Mech. 47 283

    [14]

    Blake J R, Taib B B, Doherty G 1987 J. Fluid Mech. 181 197

    [15]

    Cerone P, Blake J R 1984 J. Austral. Math. 26 31

    [16]

    Wang Q X 1998 Theor. Comp. Fluid Dyn. 12 51

    [17]

    Klaseboer E, Khoo B C 2004 J. Appl. Phys. 96 5808

    [18]

    Lauterborn W, Bolle W 1975 J. Fluid Mech. 72 391

  • [1] 周少彤, 莫腾富, 任晓东, 徐强, 孙奇志, 张思群, 黄显宾, 张朝辉, 刘文燕. 水下电爆炸气泡脉动及能量特性实验研究.  , 2024, 73(24): . doi: 10.7498/aps.73.20240720
    [2] 赵昶, 纪献兵, 杨聿昊, 孟宇航, 徐进良, 彭家略. Janus颗粒撞击气泡的行为特征.  , 2022, 71(21): 214701. doi: 10.7498/aps.71.20220632
    [3] 郑监, 张舵, 蒋邦海, 卢芳云. 气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究.  , 2017, 66(4): 044702. doi: 10.7498/aps.66.044702
    [4] 王小虎, 易仕和, 付佳, 陆小革, 何霖. 二维高超声速后台阶表面传热特性实验研究.  , 2015, 64(5): 054706. doi: 10.7498/aps.64.054706
    [5] 周楠, 陈硕. 带自由面流体的多体耗散粒子动力学模拟.  , 2014, 63(8): 084701. doi: 10.7498/aps.63.084701
    [6] 李帅, 张阿漫. 上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究.  , 2014, 63(5): 054705. doi: 10.7498/aps.63.054705
    [7] 王树山, 李梅, 马峰. 爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究.  , 2014, 63(19): 194703. doi: 10.7498/aps.63.194703
    [8] 陈亮, 郭仁拥, 塔娜. 双出口房间内疏散行人流的仿真和实验研究.  , 2013, 62(5): 050506. doi: 10.7498/aps.62.050506
    [9] 倪宝玉, 李帅, 张阿漫. 气泡在自由液面破碎后的射流断裂现象研究.  , 2013, 62(12): 124704. doi: 10.7498/aps.62.124704
    [10] 张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧. 不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究.  , 2013, 62(1): 014703. doi: 10.7498/aps.62.014703
    [11] 刘云龙, 汪玉, 张阿漫. 有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究.  , 2013, 62(21): 214703. doi: 10.7498/aps.62.214703
    [12] 李帅, 张阿漫, 王诗平. 气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究.  , 2013, 62(19): 194703. doi: 10.7498/aps.62.194703
    [13] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超. 圆形破口附近气泡动态特性实验研究.  , 2013, 62(6): 064703. doi: 10.7498/aps.62.064703
    [14] 吴伟, 孙东科, 戴挺, 朱鸣芳. 枝晶生长和气泡形成的数值模拟.  , 2012, 61(15): 150501. doi: 10.7498/aps.61.150501
    [15] 王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 姚熊亮. 气泡与弹性膜的耦合效应数值模拟.  , 2011, 60(5): 054702. doi: 10.7498/aps.60.054702
    [16] 张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究.  , 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
    [17] 张阿漫, 姚熊亮. 近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究.  , 2008, 57(1): 339-353. doi: 10.7498/aps.57.339
    [18] 张华伟, 李言祥. 金属熔体中气泡形核的理论分析.  , 2007, 56(8): 4864-4871. doi: 10.7498/aps.56.4864
    [19] 张建民, 徐可为. 银和铜膜中异常晶粒生长和织构变化的实验研究.  , 2003, 52(1): 145-149. doi: 10.7498/aps.52.145
    [20] 高 波, 张寒虹, 张 弛. 水中高压放电气泡的实验研究.  , 2003, 52(7): 1714-1719. doi: 10.7498/aps.52.1714
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-01
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

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