The numerical simulation of turbulent polydispersed bubble flow on the Eulerian modeling approach




In this paper the isothermal turbulent bubbly flow in a vertical tube is considered. Numerical simulation is derived from the approach based on two-fluid models taking into account the actions of the various forces of interfacial interaction. The model is supplemented by a two-parameter turbulence model for the carrier phase. The calculations are compared with experimental data. The study of polydisperse gas-liquid flows performed with using this model, gives the possibility to obtain detailed information about the structures of turbulent flows and the size distribution function of bubbles

two-phase flow, turbulence, coagulation and breaking of bubbles.


Volume 17, issue 4, 2016 year


Моделирование турбулентных полидисперсных газожидкостных потоков на основе эйлерова подхода

В работе рассматривается изотермическое турбулентное пузырьковое течение в вертикальной трубе. Численное моделирование основывается на подходе, базирующемся на двухжидкостной модели с учетом действия различных сил межфазного взаимодействия. Модель дополнена двухпараметрической моделью турбулентности для несущей фазы. Данные расчетов сравниваются с экспериментальными данными. Проведенные с помощью данной модели исследования полидисперсных газожидкостных потоков, позволили получить детальную информацию о структурах турбулентных течений и распределении пузырьков по размерам

двухфазное течение, турбулентность, коагуляция и дробление пузырьков.


Volume 17, issue 4, 2016 year



1. Nigmatulin R.I. Dynamics of Multiphase Medias. Part.I. М.: Nauka, 1987. 464 p.
2. Actual Problems of Mechanics. Mechanics of Fluid,Gas and Plasma. Edit. S.T. Surhikov; Inst. Problem Mechanics of A.U. Ishlinskii. М.: Nauka, 2008. 285 p.
3. Nakoriakov V.E., Pokusaev B.G., Shraiber I.P. Wave Dynamics of Gas-Vapour-Liquid Medias. М. : Energoatomizdat. 1990. 248 p.
4. Jakobsen H.A. Chemical reactor modeling. Multiphase reactive flows. Springer. 2013. 1275 p.
5. Ishii M., Hibiki T. Thermo-fluid dynamics of two-phase flow. Springer. 2011. 513 p.
6. Бурдуков А.П., Валукина Н.В., Накоряков В.Е. Особенности течения газожидкостной пузырь-ковой смеси при малых числах Рейнольдса // ПМТФ. 1975. № 4. С. 137-141.
7. Liu T.J., Bankoff S.G. Structure of air-water bubbly flow in a vertical pipe .I. Liquid mean velocity and turbulence measurement. II. Void fraction, bubble velocity and bubble size distributions // Int. J. Heat Mass Transfer. 1993. Vol. 36. P. 1049-1060.
8. Nakoryakov V.E., Kashinsky O.N., Randin V.V., Timkin L.S. Gas–liquid bubbly flow in vertical pipes // ASME.J. Fluids Eng. 1996. Vol. 118. P. 377-382.
9. Hibiki T., Ishii M., Xiao Z. Axial interfacial area transport of vertical bubble flows // Int. J. Heat Mass Transfer. 2001. Vol. 44. P. 1869-1888.
10. Drew D. A. Mathematical Modeling of Two-Phase Flow// Ann. Rev. Fluid Mech. 1983. Vol. 15. P. 261-291.
11. Selma B., Bannari R., Proulx P. Simulation of bubbly flows: Comparison between direct quadrature method of moments (DQMOM) and method of classes (CM)// Chem. Eng. Sci. 2010. Vol. 65. P. 1925-1941.
12. Wang T., Wang J., Jin Y. A CFD-PBM coupled model for gas-liquid flows//AIChE J. 2006. V. 52. P. 128-141.
13. Pfleger D., Gomes S., Wagner G. H., Gilbert N. Hydrodynamics simulations of laboratory scale bubble columns: Fundamentals studies on the Eulerian-Eulerian modeling approach // Chem. Eng. Sci. 1999. Vol. 54(4). P. 5091-5099.
14. Prince M. J., Blanch H. W. Bubble coalescence and break-up in air sparged bubble columns // A.I.Ch.E. Journal. 1990. Vol. 36. P. 1485-1499.
15. Luo H., Svendsen H. Axial interfacial area transport of vertical bubble flows// A.I.Ch.E. Journal. 1996. Vol. 46. P. 1225-1233.