张 俊，王明洲，胡友峰

（中国船舶集团公司第七〇五研究所，陕西西安 710075）

0 引 言

空化是一种由于液流局部压力低于相应温度下的饱和蒸汽压力导致的包含空泡初生、长大、收缩和溃灭的过程，并在局部空间内产生高温、高压、微射流以及对外辐射噪声的流体动力学现象[1]。

当水下航行器航行速度和外部流体压力满足一定的条件时，在航行器表面不连续处容易产生空化现象。一般来说航行体速度越高、流体压力越小、航行姿态越不稳定越容易出现空化现象。

充分空化情况下，在航行体表面会产生并附着大量气泡。一方面，采用专用空化器产生的大量气泡极大地减小了航行体的水下航行阻力，可以有效地提高航行速度，例如基于超空泡原理设计的水下航行器最高速度可以达到200 kn（1 kn=1 842 m·s-1）。另一方面大量空泡湮灭过程中因体积剧烈收缩而产生的空化噪声具有强度大、频谱宽的特点，从而大幅度降低了水下目标检测的信噪比，严重影响了水下航行器的目标探测性能。对空化噪声的特性进行研究，有利于水下航行器声呐系统的科学设计，对提高声呐检测性能具有重要的价值。

目前，对空化及空化噪声的研究已经十分充分，从1917年Rayleigh建立不可压缩流中球形空泡的运动方程和证明空泡溃灭时将对外辐射声脉冲以来[2]，许多学者在理论、实验、数值计算方面不断完善和发展了相关理论以及研究方法[1,3]。基于Rayleigh方程，Fitzpatrick等[4]在1956年建立了空化噪声数学模型，采用傅里叶变换分析方法得到空泡溃灭时间和空化噪声频率的关系，证明空化噪声谱密度函数正比于频率的四次方。……