在能源、石化、制药、以及食品加工等工业过程中广泛存在着气液两相流过程。其中,气泡形成和运动过程的分析和描述是描述气液两相流动过程的基本问题。气泡的形成和运动规律与气液两相流动的工况条件密切相关,如果能够发现和准确描述气泡形成和运动过程中的影响因素,对分析气液两相流的流动机理、明确相关生产过程的工艺条件、提高生产效率具有一定的指导意义。本文以可视化垂直鼓泡塔物理实验装置为仿真对象,利用数值模拟技术研究气液两相流动过程中气泡的形成与运动过程,分析气泡周围环境对该过程的影响因素。主要开展以下工作:(1)通过剖分网格、指定边界条件、选择合适的湍流模型和算法、设置流体物理属性等参数等步骤,建立仿真模型。(2)结合仿真模型相分布图、压力分布图、速度矢量分布图、流线分布图,将气泡形成过程分为了慢速增长、快速增长、脱离三个阶段,解释了泡内压力逐渐减小的现象,回流对气泡形成的影响作用。分析了各种工况条件对气泡形成过程的影响:静接触角增大使气泡脱离时间和气泡脱离后的体积增大;气孔气流速率的增大使气泡脱离时间减小,但却使气泡脱离后的体积增大;孔径增大使气孔脱离时间减小,使气泡脱离后的体积增大;液体密度增大使两参数都增大;液体粘度对这两个参数的影响不大;表面张力增大使这两个参数线性增加。(3)结合气泡上升过程的速度分布,解释了气泡上升路径为“S”形。分析了各种工况条件对气泡运动的影响:气流速率增大,使气泡稳定速率增大,摆动频率减小,摆动幅值增大;液体粘度增大,气泡形状差异较大,摆动频率降低;表面张力增大,气泡更容易维持初始形状。对两个气泡见的相互作用,当一个气泡进入另一个气泡的尾流区,则加速上升,聚合成为一个更大的气泡。