空化机理和比尺效应综述

对空化的形成机理、液体气核存在机理、空化发生的判别指标等进行了总结回顾,综合分析了液体粘性、表面张力、气核含量和压强分布等因素对空化初生的影响,对空化试验中存在的比尺效应,介绍了相关比尺效应的经验公式及应遵循的模型比尺,指出空化机理和比尺效应的研究还有待进一步深入.     

关于消失空化的机理

本文从气核的空化临界压强受压力波影响的观点出发,提出消失空化的机理:在于空泡溃灭压力的干扰降低了液体的抗拉强度。从而对著名学者J.W.Holl等人在1966年所获得的成果,作了更简洁的阐明。并着重指出:对于研究初生空化和消失空化,必须重视来流的气核特性受干扰体附近的最不利压力场的影响。     

绕流体初生空化数的概率估计

基于空泡动力学及概率统计理论,本文建议了一种预测绕流体初生空化数的方法。以惯性失稳作为气核空化的标志,定义气核离开绕流体附近拉应力区时恰好生长到失稳临界半径的流场空化数为该气核的初生空化数K_i(R_o),而绕流体初生空化数则视为大量气核初生空化数的数学期望。对不同高、长比的弓形突体给出了数值计算结果,对一特定弓形体给出了实验结果,并对影响初生空化的几个主要因素进行了分析。     

水质和空化比尺效应

本文提出了新的空化数和初生空化数的表达式,说明水体抗拉强度在空化中的作用,并且也指出,除抗拉强度外,水中气核半径及其数量也起着相当大的作用,从而可以解释在试验中即使同一个模型在不同的设备中以及不同的情况下可得差别很大的初生空化数。另外,对模型数据引伸到原型提出了一些具体建议。     

一种测量水的抗拉强度的新方法

本文提出了一种测量水的抗拉强度的新方法,能综合反映水介质条件(温度、压力、气核含量及尺寸分布)的影响,且简单易行。根据抗拉强度的概念,定义了一个新的只与流场结构有关的初生空化数(α_c)i。文中给出了一组实测结果,并据此换算出一矩形绕流体的初生空化救σi,且与实测值吻合。本文的分析表明,将初生空化的模型实验结果换算到原型时,需要考虑两者之间水介质抗拉强度的差异,且不受缩尺影响。     

高海拔地区气压环境对高速水流空化特性的影响

为定量评价高海拔地区的低气压环境对水流空化特性的影响程度,通过理论计算单气核临界压强在不同气压条件下的变化,分析单气核临界压强变化对初生空化数的影响程度,并进行不同海拔高程下水流空化数的敏感性分析。研究成果表明:低气压环境下,气核初生空化数和水流空化数均减小,但水流空化数减小的程度远远大于初生空化数减小的程度,其他条件相同的前提下,高海拔地区的高速水流空化空蚀风险增大。研究结论可为高海拔地区高速水流的空化空蚀设计和评价提供参考。     

验证用于初生空化数检测的比较法

该文作者在若干年前提出了用于初生空化试验的"比较法"的概念.方法的原理是:当初生空化数和消失空化数之差达到最小时,试验液体的抗拉强度就非常接近于零.由此;可以在不用专业仪器的情况下,检测不受液体抗拉强度影响的初生空化数.近年来的的研究成果证实了该"比较法"与使用检测仪器得到的成果具有相同的效果,进一步地验证和讨论了它的合理性.     

空化形成机理和比尺效应

高速水流容易发生空化，为进一步研究空化的形成机理和影响因素。对空化形成机理和液体粘性、表面张力、气核状况等影响因素的最新研究成果进行了综合分析。水流空化试验中存在比尺效应，指出并建立了空化比尺效应的经验公式。对空化机理的研究还有待进一步深入。     

气核尺度分布谱

气核是最主要的“有效核”,为了定量研究室化核对空化起始的影响,必须排除“惰性核”对实验数据的干扰,获得纯气核谱。笔者在中国船舶科学研究中心新建的空化机理管道中,对于严格控制的水样,用全息法测量了大量的气核谱,统计得气核谱的经验规律,指出了组合参量α/αsr(局部空气含量比)是影响气核尺度分布的关键参量,并给出了对于局部过饱和水和局部亚饱和水两种情况下的气核数目密度分布函数n(R)的经验公式。一些国外最近发表的气核谱实验数据与本经验公式是符合的。本文的结果也暗示了空化核的测量也许可以大大简化。     

门槽空化的特性分析及影响因素探讨

流经门槽的水流运动是一种复杂的水力学现象,门槽水流的空化会对闸门的正常运行造成严重影响。本文初步阐述了门槽空化的类型,发生的必要条件,门槽的水流结构及门槽中极易发生空化的部位。门槽的临界空化状态在研究空化现象时是很重要的,此时的水流空化数称为初生空化数;水流空化数大于初生空化数,将不会发生空化。本文总结了影响门槽初生空化有几何参数和物理参数两方面,并且详细介绍了几何参数中门槽的宽深比和错距比两个主要参数对门槽初生空化的影响情况。     

ZERO-TENSILE STRENGTH FOR RESULT COMPARISON IN CAVITATION INCEPTION TESTS

ＮＯＭＥＮＣＬＡＴＵＲＥＡｉ 　　ｓｅｃｔｉｏｎａｒｅａｏｆｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｏｆＣａｖｉｔａｔｉｏｎＳｕｓ ｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙＭｅｔｅｒＣＳＭ　ＣａｖｉｔａｔｉｏｎＳｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙＭｅｔｅｒＣｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｂｙｕｓｅｏｆＣＳＭＰｉ ｌｏｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｏｆＣＳＭＰ0 ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｏｎ ｃｏｍｉｎｇｆｌｏｗｉｎｗｏｒｋｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎＰｖ ｖａｐｏｒ…     

初生空化与液体抗拉强度的关系

自1983年开始以液体的抗拉强度作为其空化临界压强研究初生空化的比尺效应以来,该方法已得到进一步的应用和完善。本文就研究中遇到的一些问题,如关于空化灵敏度仪的校正,“零抗拉强度”的概念,试验设备中液体抗拉强度的动态变化以及在空化试验中使用该方法的技术和意义等作详细的阐述。     

液体抗拉强度与空化比尺效应

本文讨论了在动水力学法测量液体抗拉强度时小文杜时管中有空化，而喉部却出现了“负抗拉强度”的原因。同时利用小文杜里管作为空化器件，探讨了空化比尺效应，说明液体抗拉强度只是影响了临界空化压力pc，而在产生初生空化时,空泡也同样影响到参考点的压力pu。     

水流初生空化噪声机理分析及试验研究

根据水流的初生空化特性,对其发生发展过程在模型和原型进行系统的试验观测。试验和理论分析表明,水流的初生空化和空蚀可以利用常压水洞来模拟。与减压箱试验结果的比较可知常压水洞更可信和合理。水流的初生空化噪声频率不仅与汽化压力和流体的特性有关,而且还与流体的环境压力分布和速度分布有关,与空化类型关系更为密切。试验和计算表明初生空化噪声频率的分布频段为10kHz—12.5kHz。     

The effect of water quality on tip vortex cavitation inception

The inception of tip vortex cavitation is very sensitive to water quality. In order to quantify the effect of water quality on the inception of tip vortex cavitation, we develop a motion model to describe the migration and growth of nuclei in water. An analytical solution of migration of nuclei in a vortex flow is obtained so that the capture times of various nuclei can be given out directly. A criterion is built to determine the critical nucleus in a certain nuclei spectra distribution. Tensile strength of the critical nucleus is used to quantify the effect of water quality and correct the tip vortex cavitation inception number. Finally this change of cavitation inception number is compared with experimental results to validate our model.     

水吸收及距离对减压试验的影响

根据水吸收及距离引起的声波衰减计算公式,对水吸收及距离可能对减压实验中空化噪声强度测量结果造成的影响作了初步的理论探讨。研究表明,水吸收及距离产生的声衰减在一定距离范围内对空化初生的判别并无影响,超过一定距离范围则水听器监测到的空化初生判别结果不再准确。     

THE TENSILE STRENGTH OF WATER IN DEPRESSION TANK

This paper presents the data of tensile strength of water in depression tank whichwere measured by small venturi during cavitation investigation of a series of real project models.These measurements show that in depression tank water has slight tensile strength in case of highvacuum.But it influences the incipient cavitation number.In tests we also studied the influenceof tensile strength on scale effect of cavitation models.     

汽液黏滞系数对空化泡溃灭过程影响的数值模拟

利用格子玻尔兹曼方法(LBM)伪势模型模拟了近壁区空化泡溃灭过程,分析了不同汽相黏滞系数和液相黏滞系数对空化泡溃灭过程中的最大微射流流速、最大溃灭压力、最大溃灭时间的影响。结果表明,相同液相黏滞系数条件下,改变汽相黏滞系数,空化泡溃灭时产生的最大微射流流速、最大溃灭压力和最大溃灭时间不变;保持汽相黏滞系数不变,空化泡溃灭时最大溃灭压力、最大微射流流速均随着液相黏滞系数的增大而减小,但最大溃灭时间随着液相黏滞系数的增大而增大。