张飞飞 韦亚南 徐耀辉 何 凯

(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

1 引 言

船舶行业是许多国家非常重要的支柱产业。在船舶行驶过程中，海洋生物的附着会增加船舶负载、加速腐蚀过程，甚至导致垮塌等重大事故[1-2]，因此需要定期对船舶进行清洗和检修。目前，国内外常用的船舶清洗方法包括人工方法、气体喷丸、电化学方法和激光除锈方法等，但这些方法普遍存在污染环境、且对人类本身具有较大危害等问题。20 世纪 70 年代以来，高压水射流技术被引入船舶清洗领域。与上述传统清洗方法相比，高压水射流清洗方法绿色环保、费用低且清洗效率高，但针对较难清洗的船舶表面污垢，高压水压力可能要达到 200 MPa 及以上，这对高压水设备提出了较高的要求。

近年来，有学者将水射流技术与空化现象相结合，利用空泡破裂时产生的强大冲击力来增强射流的作用效果，在船体表面清洗[3]、强化材料表面[4]、油田[5]及破煤[6]等方面具有广阔的应用前景。相对于高压水射流，空化射流不需要太高的入口压力，因此极大地降低了对相关高压泵设备的要求，同时也降低了成本，故是一种高效且绿色环保的自动化清洗技术，也逐渐成为国内外很多学者研究的热点方向。

作为空化射流技术的关键环节之一，空化喷嘴结构对空化射流效果具有直接的影响。按照空化的产生原理，空化喷嘴可分为绕流型、剪切型和振荡型喷嘴[7]。其中，自激振荡型(简称自振型)喷嘴是利用自身结构产生共振空化，从而产生高强度的空化射流。……