气泡运动现象存在于许多自然现象和工程实际中,如水轮机和水泵的空化空蚀、船舶螺旋桨的水流空蚀、气液两相流和舰船水下排气等。鉴于此,本文以某发动机水下排气气泡为对象,探讨了发动机水下排气气泡运动特性,包括发动机水下气泡生成机理及其运动规律;单气泡在水中的相变过程和运动现象,不同初始位置的双气泡在水中的运动特性;随机多气泡的生成机理及其运动规律;含有可溶性组分的气泡在水中的溶解现象及过程。首先,建立了气泡生成的数学模型,运用VOF方法模拟气液两相交界面,结果表明:单个气泡的生成经历了出现、缓慢生长、快速生长和脱离四个阶段;在表面张力作用下,气泡内部压力均匀分布且明显高于气泡外部压力;基于数字图像处理算法提出了一种计算单气泡体积及其运动轨迹的方法;当针孔直径一定时,随着气流速率增大,气泡脱离时间减小,且减小趋势放缓,而气泡生成体积总的来说呈增大趋势;当气体流速相等时,孔径越小,气泡脱离时间越长,气泡生成体积越大。同时,还研究了表面接触角、液体粘性系数和液面参考压力对气泡生成特性的影响。其次,研究了气泡水下运动特性,研究发现:单个气泡在水中运动时,其形状由球形逐渐变为橄榄球状,并且左右摆动上升,其运动形状为一条类S型曲线;不同初始位置气泡运动过程中可能会发生碰撞、聚合与破碎现象;基于Journal功能,通过C语言编程方法生成了具有随机特性的气泡群;随着液体相对黏性的增大,气泡运动轨迹左右摆动幅度越来越小,最后近似于一条竖直的直线;液体表面张力起着维持气泡形状的作用,表面张力过小气泡迅速破裂成许多个碎片,当表面张力逐渐增大时,气泡形状会越来越接近球形。最后,基于对菲克定律中组分扩散通量的求解,运用UDF编程模拟了含有可溶性组分气泡在水中的溶解过程。研究成果有助于进一步深化对发动机水下排气气泡的认识,为工程实际奠定基础。