基于图像识别和流场重构思想认知矩形窄缝通道内气(汽)泡运动特性

气(汽)泡运动特性是研究气(汽)-液两相流领域泡状流动的基础。针对1-3mm矩形窄缝通道内气(汽)泡运动特性研究较少的现状，以具有明确应用前景的大宽高比矩形窄缝通道单体结构为研究对象，采用去离子水介质和可视化实验手段，基于图像识别和流场重构思想研究这类矩形窄缝通道内空气泡和蒸汽泡运动过程中气(汽)泡的尺寸、界面特征、运动轨迹、运动速度、尾流等特性以及窄缝间隙和流体物性对运动特性的影响规律；定量比较蒸汽泡与空气泡运动特性的异同；观测气(汽)泡间发生相互作用时其周围流场的演化过程，揭示气(汽)泡间相互作用的物理机制；最终构建适用于矩形窄缝通道内气(汽)泡运动和气(汽)泡间相互作用的理论模型和预测关系式。本项目以气(汽)泡尾流及泡间相互作用等新视角为切入点，采用先进的实验方法和测试手段探索矩形窄缝通道内的气(汽)泡运动机制，进而为深入认识矩形窄缝通道内的气(汽)-液两相流动物理机理提供科学依据。

气(汽)泡运动特性是研究气(汽)-液两相流领域泡状流动的基础。大宽高比1-3 mm间隙矩形窄缝通道单体结构具有明确应用前景，其内气(汽)泡运动特性研究较少，为本项目研究对象。. 本项目创建了窄缝通道内宽面可视化识别方法和流场重构方法，实现了矩形窄缝流道单个单气（汽）泡上升的量化测量，分析了流体物性和入口平均流速的影响规律。发现在绝热条件下，单个空气泡和蒸汽泡的运动特性没有显著差异。. 基于VOF模型，对单个空气泡在矩形窄缝通道内的运动进行了模拟，分析了流道间隙对单个空气泡运动特性的影响规律。VOF模拟结果和实验结果符合良好。流道间隙对小于8 mm气泡和大于8 mm气泡运动特性的影响规律不同。. 基于前后不同直线上升的空气泡聚合过程的实验数据，发现聚合过程中前气泡轨迹的振幅逐渐减小，频率不变，后气泡左右周期性摆动；前气泡的形状几不变，后气泡随着摆动形状不断发生变化；前气泡速度大小不变，后气泡在前气泡尾流的影响下，出现了大幅加速；聚合后的气泡的运动速度和前面气泡的运动速度相近。.基于VOF模型，对前后同直线的气泡聚合过程进行了分析。研究发现前后同直线聚合气泡的形状演化实验数据和不同直线的数值模拟形状演化不同；后气泡和前气泡的聚合过程受前气泡尾流场强烈影响，后气泡的尾流在聚合过程中一直不断变化，前后气泡尾流场存在差异。聚合现象的分析有助于聚合机理模型的正确构建，可用于分析流型转变机理。. 综上，本项目全面完成了计划任务书规定的研究内容，达到预期研究目标。本项目出版英文专著1部；发表期刊和会议论文共计8篇，其中，SCI收录论文2篇，EI收录论文3篇，会议3篇；授权发明专利1项，授权实用新型专利1项；培养博士生1名，培养硕士生1名。