刘 艳， 赵 鹏 飞， 王 晓 放

(1.大连理工大学 能源与动力学院，辽宁 大连 116024；2.大连理工大学 船舶工程学院，辽宁 大连 116024)

0 引 言

空化现象常发生在高速旋转运行的水利机械中，如各种泵、螺旋桨及高速艇水翼.当流场内某处的局部压力低于液体工作温度所对应的汽化压力时，该处液体就会汽化，接着生成气泡，气泡生长直至溃灭，这种现象称为空化现象.该过程涉及相变、质量传输、可压缩性以及流动非定常[1]，因此，空化是一种非常复杂的流动现象，对水利机械的工作性能会产生很大的影响.

传统上研究空化的方法是模型试验.模型试验需要有空化水洞.该设施投资大，周期长.近年来，随着计算流体力学的发展，数值研究空化现象因经济性好、周期短和不受设备限制而受到了研究者们越来越多的关注.空化研究属于多相流计算范畴.在多相流理论中，气相或液相的质量分数或体积分数通过组分方程或代数方法获得.如果使用组分方程，那么不同相之间的流体质量传递通过方程的源项加以考虑.绝大多数空化流动计算中都视工质为单一混合介质，这便是混合多相流模型中混合的含义.

空化流动计算的关键是确定汽(气)、液相之间质量交换量的数学模型.Kubota等[2～4]及Zwart等[5]先后提出了不同的空化模型.这些模型都是基于气泡动力学Rayleigh－Plesset方程推导而来且都获得了不同程度的应用.商业软件FLUENT 6.2中使用Singhal完全空化模型(FCM)，ANSYS CFX 11采用的是Zwart－Gerber－Belamri(Z－G－B)空化模型.Huang等[6]应用完全空化……