具有先进设计理念的加速器驱动次临界系统(ADS)装置采用气泡提升泵代替传统的机械泵进行一回路冷却循环,通过向一回路冷却剂液态铅铋合金(LBE)中注入惰性气体气泡,提升铅铋合金的自然循环能力。在气泡和铅铋合金两相流动中,圆形气泡(简称气泡)和弹状气泡(又称泰勒气泡)都比较常见。气泡和铅铋合金的两相流动特性会直接影响到系统的冷却循环能力和安全性,因此有必要对铅铋合金中气泡的运动状态进行深入研究。首先,基于扩散界面法对单个圆形气泡在LBE中从静止到充分发展整个过程中的动力学行为进行数值模拟,得到气泡变形特性随时间的变化关系和气泡上升速度随时间的变化关系,将模拟结果与Grace经验关系图对比,来验证扩散界面法在模拟LBE中气泡上升行为的可行性和准确性。同时基于界面扩散法的模拟,对比了5种不同初始直径的气泡在LBE中的上升行为,发现初始直径较小的气泡在上升过程中扰动会更剧烈,初始直径较大的气泡在上升过程中易发生分裂现象。然后,基于扩散界面法对LBE中双气泡的上升行为进行模拟研究,研究了双气泡同轴垂直排列,不同初始直径以及不同初始间距情况下,气泡在上升过程中的相互影响,分析了气泡上升过程的形变,聚并以及气泡聚并时其周围速度场的情况,尾气泡的断裂以及尾气泡断裂时的其周围速度场的情况。不同初始直径和不同初始气泡间距对双气泡的上升行为都会有很大影响。最后,采用扩散界面法对LBE中弹状气泡在垂直管中的上升过程进行数值模拟研究。将数值模拟得到的速度和给出的速度模型进行了对比,下降液膜的计算结果和实验数据进行了对比,进一步验证了扩散界面法在捕捉宏观界面运动中的可行性和准确性。数值模拟得到不同液体初始流速情况下,泰勒气泡在上升过程中的形态和速度变化。对数值模拟结果进行进一步分析,发现气泡尾部形态变化较大,会在尾部两端分裂出子气泡,尾部附近速度场产生旋涡,受到强烈干扰,气泡上升对尾部区域产生影响的最远距离约80mm。