朱 兵 杨 朴

(1.上海理工大学能源与动力工程学院， 上海 200093;2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室， 上海 200093)

空化是指在一定温度下， 流体中的局部流场压力低于该温度条件下的饱和蒸汽压力而发生相变的现象.空化的演化一般要经历初生、发展、脱落和溃灭4 个阶段.根据非定常空化流场中汽液交界面的形状， 以及腔体结构相比于物体表面的大小， 不同尺度的空化结构一般可分为游离状空泡、附着型空化、云空化和超空化.水泵、螺旋桨、水轮机和阀门等设备内会发生空化现象， 严重时会引起设备性能下降， 产生压力脉动、结构振动及噪声， 并引起材料的空蚀破坏[1-2].有研究表明， 空化流动是一种包含相变的复杂、多尺度、非定常湍流流动， 且空化结构的溃灭会释放出极高的压力脉动， 故常被认为是造成非定常空化流动及材料空蚀破坏的主要原因[3-9].因此， 开展空化结构的溃灭过程及其引起的压力波传播特性研究具有重要意义.

局部空化可能是稳定的， 但当外界环境条件发生变化时， 则会出现多种复杂非定常特征.Knapp[10]通过高速摄影对二维物体的空化流动进行了研究， 证实了回射流的存在.Dular[11]通过可视化和粒子图像测速(particle image velocimetry， PIV)测量获得了局部附着型空化分离为云空化的过程.还有研究表明， 回射流是片状空化向云空化转换的驱动机制[12-14]， 即空腔尾部由一股向上游传播的逆向流体薄层抬升尾部空腔远离壁面， 当这股逆向流体与靠……