Numerische Studie der geometrischen Eigenschaften sowie des Koaleszenz- und Breakup-Verhaltens während des Aufstiegs mehrerer paralleler Blasen

Die Charakterisierung mehrerer Blasen in einem gas-flüssigen Zweiphasenfluss ist ein kritisches, jedoch ungelöstes Problem sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie. Mithilfe der numerischen Simulationsmethode Volumen der Flüssigkeit (VOF) und der Hochgeschwindigkeitsvisualisierung des Blasenflusses wurden die Koaleszenz- und Breakup-Verhaltensweisen zwischen mehreren Blasen detailliert für drei, vier und fünf Blasen mit unterschiedlichen Anfangsblasendurchmessern (4, 6, 8 und 10 mm) und unterschiedlichen Anfangsblasenabständen (0,8–16 mm) untersucht. Mit zunehmendem Anfangsblasendurchmesser verringerte sich der Deformationstrend der Subblasen nach der Koaleszenz von drei Blasen, die Haltezeit großer Blasen und die Größe der Breakup-Subblasen stiegen nach der Koaleszenz von vier Blasen, und der Trend der sekundären Koaleszenz zwischen Subblasen in fünf Blasen nahm ab. Mit zunehmendem Anfangsblasenabstand schwächte sich die Wechselwirkung des umgebenden Strömungsfeldes und der Einfluss des Blasenwachts ab, was den Trend der Blasenkoaleszenz verringerte. Unterschiede in der Anzahl der Blasen können auch einen markanten Einfluss auf das Verhalten der Koaleszenz zwischen den Blasen haben. Diese Studie schließt die Lücke der kleinen Anzahl von Blasen im Bereich der Mehrblasenkoaleszenz, legt das Fundament für die Vorhersehbarkeit im Design von gas-flüssigen Anlagen und vertieft das Verständnis des Mechanismus der Blasenkoaleszenz und der Wechselwirkung.