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热力学效应对非定常空化流动结构影响的实验研究

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第１７卷第４期　２０１３年４月　Ｖ０ｌ－１７　Ｎｏ．４　Ａｐｒ．２０１３　

文章编号：１００７—７２９４（２０１３）０４—０３２７—０９　

热力学效应对非定常空化流动结构　

影响的实验研究　

时素果，王国玉，陈广豪，张敏弟　

（北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１）　

摘要：为了研究热力学效应对空化流动结构的影响，采用实验的方法研究了水温为６￣Ｃ、２５ｏＣ和４５℃时绕水翼的非　定常空化流场。利用高速全流场显示技术，观察了不同水温下绕水翼的空化流动形态，并利用数字粒子图像测速　仪（ＤＰＩＶ）￣Ｊ量了其速度和涡量分布。结果表明：随着水温的升高，空穴区域减小，空穴长度减短。在相同的空化阶　段，热力学效应对空泡的脱落周期影响较小，脱落周期基本不变。热力学效应对速度和涡量影响较大的区域主要　集中在空化区域及其与主流区的交界面处。随着水温的升高，低速高脉动区域逐渐减小，且对应的速度值略有升　高，导致速度梯度减小，湍流脉动强度降低。同时发现，涡量区域对应于流场中具有速度梯度的区域，上下涡量区　

域随着水温的升高减小，涡量值降低。　关键词：热力学效应；ＤＰＩＶ；空化形态；流速分布；涡量分布　中图分类号：ＴＶ１３１．３２　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—７２９４．２０１３．０４．００１　

Ｅｘｏｅｒｉｍｅｎｔａｌ‘ｎｖｅｓｔｉ￣ａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　０Ｉ　ｔｌａｅ　Ｕｌｅｒｍａｌ　ｅｔ－ｔｅ　

ｔｈｅ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

ＳＨＩ　Ｓｕ－ｇｕｏ，ＷＡＮＧ　Ｇｕｏ－ｙｕ，ＣＨＥＮ　Ｇｕａｎｇ－ｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｍｉｎ—ｄｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　

ｔｈｅ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗｓ　ｕｎｄｅｒ　６℃．２５℃ａｎｄ　４５℃ａｒｏｕｎｄ　Ｃｌａｒｋ—Ｙ　ｈｙｄｒｏｆｏｉｌ　ａｒｅ　ｉｎ．　

ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ａ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｖｉｄｅｏ　ｃａｍｅｒａ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｖｉｓｕａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎ—　

ｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｉｍａｇｅ　ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ（ＤＰＩＶ）ｉｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　

ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｖｉｔｙ　ｒｅｇｉｏｎ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｓｍａｌｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｖｉｔｙ　

ｌｅｎｇｔｈ　ｉｓ　ｓｈｏｒｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｂｕｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｍｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒ—　

ｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃａｖｉｔｙ　ｓｈｅｄｄｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ　ｉｓ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｅｄｄｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ　ｉｓ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎ　

ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｓ　ｌａｒｇｅｒ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍａｊｏｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　

ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｆｒｅｅ－ｓｔｒｅａｍ　ｒｅｇｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－　

ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗｅｒ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｓｍａｌｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｖａｌｕｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ　

ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｉｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ　ｉｎ—　

ｔｅｎｓｉｔｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｌｓｏ　ｆ０ｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ　ｒｅｇｉｏｎ　ｉｓ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　

ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎ　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｇｒａｄｉｅｎｔ，ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ　ｒｅｇｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｖａｌｕｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　

ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．　

收稿日期：２０１２—０６—１４　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７９００４）；高校博士学科专项科研基金（２００８０００７００２７）　作者简介：时素果（１９８２－），女，北京理工大学机械与车辆学院博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｓｕｇｕｏ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；　王国玉（１９６１一），男，教授，博士生导师。　∞　甜　Ｃ　学№　力　舶　船　ａ　Ｈ　ＴＪ

　３２８　船舶力学　第１７卷第４期　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｅｃｔ；ＤＰＩＶ；ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｓｈａｐｅ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　

１引　言　

当液体内部的局部压强降低到液体的饱和蒸汽压时，在液体内部或液固交界面上就会产生蒸汽，　

这种现象称为空化ｌｌｌ。空化现象在许多水力机械中均有发生，诸如泵，喷射器，船舶推进器以及水翼等［２１。　

高速流动中发生的空化是一种包含有相变过程的复杂流动现象，在空泡的发生、发展和溃灭的过程中　

存在着热力学效应［３１。这主要表现在：（１）液体的密度和蒸汽的密度随温度的变化而变化。（２）温度的　

变化将引起潜热和介质比热的变化。（３）流体的饱和蒸汽压是随温度的变化而变化的。同时，这些物　

质属性随温度的变化梯度在不同的温度范围也是不同的。由于发生在室温水流中的空化一般可以忽　

略这种影响，因此之前大部分研究均不考虑温度的影响，而将空化过程视为绝热过程。但是在高温水　

或者低温流体中，空化的热力学效应不容回避。因此，更精确地预测热力学效应对空化的影响成为目　

前精确预测空化性能的主要问题之一　］。　

随着实验技术的发展，人们开始采用高速摄像技术、ＬＤＶ（激光多普勒测速）、ＰＩＶ（粒子图像测速）　

等技术，观察高速流场中空化的发生和发展过程，研究其发生机理和影响因素。Ｗａｎｇ等［６１采用高速摄　

像技术观测了不同空化阶段的空穴结构，采用ＬＤＶ测量得出了具体的速度分布和升阻力系数平均　

值。李向宾等人【７＿对超空化水翼的空化流场进行了ＰＩＶ实验测量，重点研究了不同超空化阶段的速度　

和涡量分布等流场结构。Ｆｏｅｔｈ和Ｔｅｒｗｉｓｇａ［８１利用ＰＩＶ技术观测了附着型空化的非定常性，并采用一种　

预处理的滤波器来改善速度矢量场，取得了较好的效果。但是以上的研究均是基于常温水，没有考虑　

热力学效应对空化流动结构的影响。而在热力学效应实验方面，早在１９６１年，Ｓａｒｏｓｄｙ和Ａｃｏｓｔａ［９１研究　

了介质为水和Ｆｒｅｏｎ时的空化特征，指出水发生空化时，空穴界面比较清晰，空化强度较大。在相同的　

情况下，Ｆｒｅｏｎ发生空化时，空化形态比较模糊，空化强度降低。Ｈｏｒｄ［　ｏｌ早在１９７３年就在ＮＡＳＡ采用液　

氮和液氢研究了低温流体的空化流动现象，获得了绕二维翼型和对称回转体的压力和温度分布，得到　

几组压力和温度值。Ｆｒａｎｃ［“　采用低温物质Ｒ１ｌ４作为流动介质，观测了诱导轮里的空化现象，并发现，　

随着温度的升高，泵内产生的空穴长度减小，泵的空化性能改善。Ｄ’Ａｇｏｓｔｉｎｏ教授ｎ　采用最高温度为　

７５。Ｃ的水体作为流动介质，进行了不同空化数条件下绕水翼的空化实验，但是由于水洞堵塞效应较　

强，得到的结果并不理想。从国内外文献来看，至今为止，还未有人系统地研究过热力学效应对非定常　

空化流动结构的影响。　

本文利用高速全流场显示技术观察了不同水温下绕水翼的空化流动形态，采用数字粒子图像测　

速仪（ＤＰＩＶ）￣ｔＪ量了速度和涡量分布，分析了热力学效应对空化流动结构的影响。　

２实验装置和方法　

２．１实验水洞　

实验在一闭式空化水洞进行，图１是空化水洞示意图。实验段尺寸为７０　ｍｍｘｌ９０　ｍｍｘ７００　ｍｍ。整　

个系统主要由蓄水池、稳流除气罐、电机及调速系统、轴流泵、真空发生装置、实验段及管路组成。驱动　

轴流泵位于实验段下方５　ｍ处，以防止驱动泵的空化。实验段上游的稳流除气罐用来分离水流中可能　

包含的游离型气泡。在罐的出口与实验段之间安装有一直角导流栅和一直线导流栅以减小水流的湍　

流度。罐上部的密闭空腔与一真空泵相连以控制系统中的压力。由电机驱动轴流泵得到所需的循环流　

动。加热器安装在贮水池底部，并在实验段进口处安装温度传感器。其中，温度传感器型号为ＷＺＰＫ，　

温度范围为一２００　ｏＣ－＋５００　ｏＣ，允许误差为±（０．１５　ｃＣ＋０．００２　ｏｃ）。图２是水翼在实验段安放位置示意图。　

实验时，通过其上下部及前侧面的透明有机玻璃窗，可观测水翼周围的流场形态。

　第４期　时素果等：热力学效应对非定常空化流动结构…　３３５　

参考文献：　

［１】Ｂａｔｃｈｅｌｏｒ　Ｇ　Ｋ．Ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｆｌｕｉｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｍ］．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，１９６７．　［２］周景军，于开平．空化器倾斜角对超空泡流影响的三维数值仿真研究ｆＪ］．船舶力学，２０１１，１５（１—２）：７４—８０．　Ｚｈｏｕ　Ｊｉｎｇｊｕｎ，Ｙｕ　Ｋａｉｐｉｎｇ．Ｔｈｒｅｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｇｌｅ　ｔｏ　ｓｕ—　

ｐｅｒｃａｖｉｔｙ　ｆｌｏｗ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｉｐ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．２０１　１．１５（１－２）：７４—８０．　【３］Ｕｔｔｕｒｋａｒ　Ｙ，Ｗｕ　Ｊ，Ｗａｎｇ　Ｇ，Ｓｈｙｙ　Ｗ．Ｒｅｃｅｎｔ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｌｉｑｕｉｄ　ｒｏｃｋｅｔ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ［Ｊ］．　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００５，４１：５５８—６０８．　

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FBM湍流模型在非定常通气超空化流动计算中的评价与应用

FBM湍流模型在非定常通气超空化流动计算中的评价与应用

第１６卷第１０期　２０１２年１Ｏ月　船舶力学　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｉｐ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　Ｖ０１．１６　Ｎｏ．１Ｏ　Ｏｃｔ．２０１２　

文章编号：１００７—７２９４（２０１２）１０—１０９９－０８　

ＦＢＭ湍流模型在非定常通气超空化流动　

计算中的评价与应用　

时素果，王国玉，余志毅，张敏弟　

（北京理工大学机械与车辆工程学院，北京１０００８１）　

摘要：为了建立通气超空化流动计算的流动模型，应用二次开发技术将ＦＢＭ湍流模型嵌入商业软件，分别采用　ＦＢＭ湍流模型以及商业软件中的标准ｋ－ｓ湍流模型模拟了绕圆盘空化器的通气空化流场，并从空泡形态、流动　结构和阻力特性等方面与试验结果进行了对比。结果表明，标准　一　湍流模型过高预测了流场的湍流粘性，预　测的空泡形态和实验观测结果有较大的差距；采用滤波器湍流模型计算，可以明显地减小通气空泡尾端流场的　湍流黏性，精确地捕捉通气空化区域空泡脱落的非定常细节，更加准确地描述通气空化的过程，与试验结果更加　

接近。　关键词：通气空化；湍流模型；ＦＢＭ；湍流粘性　中图分类号：ＴＶ１３１＿３　文献标识码：Ａ　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｔｅｒ－ｂａｓｅｄ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ　ｍｏｄｅｌ（ＦＢＭ）ｆｏｒ　

ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｓｔｅａｄｙ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ—ｓｕｐｅｒｃａＶｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗｓ　

ＳＨＩ　Ｓｕ－ｇｕｏ，ＷＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｙｕ，ＹＵ　Ｚｈｉ－ｙｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｍｉｎ－ｄｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ—ｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｎｇ　ｆｌｏｗｓ，ｔｈｅ　ｆｉｌｔｅｒ—ｂａｓｅｄ　

二维水翼空化流动数值模拟研究

二维水翼空化流动数值模拟研究

二维水翼空化流动数值模拟研究

李雅琴;王江云;王娟;张耀玲

【摘 要】采用空化模型和Mixture多相流模型,对攻角为2.5°的NACA 0009型二维水翼的空化流动过程进行了数值模拟研究.对通过数值模拟得到的翼型表面压力系数变化曲线与试验数据进行对比,分析了不同湍流模型和3种空化模型对空化场模拟结果的影响,讨论了湍流模型与空化模型的准确性和适应性.研究结果表明,数值模拟研究二维水翼的空化流动中,采用 RNG k-ε 湍流模型、修正后的Schnerr and

Sauer空化模型计算精度更高,收敛速度较快.数值模拟得到的计算结果与试验数据吻合较好,并通过计算得到了不同空化数情况下翼型吸力面空化区长度变化曲线.%Through making use of cavitation model and Mixture multiphase

model, the cavitation flow of the two-dimensional hydrofoil of the NACA

0009 with a 2.5°attack angle was simulated and studied to obtain the

relation between change curves of the hydrofoil's surface pressure factor

and the experimental data,including the influences of various turbulent

models and three cavitation models on the simulation result of the

cavitation flow and both accuracy and efficiency of their simulation

results.The results show that,in simulating cavitaion flow of the two-dimensional hydrofoil,the RNG k-ε turbulence model and Schnerr and

基于动网格的螺旋桨空化数值模拟

基于动网格的螺旋桨空化数值模拟

基于动网格的螺旋桨空化数值模拟

王顺杰;王易川

【摘 要】The DTMB4381 propeller cavitation is numerically simulated using

Schnerr-sauer cavitation model ,RNG k - ε turbulence model and dynamic

mesh model. The predicted cavity shapes agrees well with the

experimental observation and numerical simulation result on open

literature at the condition that J = 0. 7 ,σ = 3. 5. So,this method could be

well used in predicted propeller cavitation,it is a basis for future propeller

cavitation research.%利用Schnerr-sauer空化模型及RNGk-ε湍流模型,并采用动网格模型对DTM B4381螺旋桨进行空化数值模拟.在进速系数J=0.7,空泡数σ=3.5条件下,预报的空泡形态与公开发表试验及数值模拟结果吻合度较好.因此,利用该方法可以较好地预报空泡性能,为进一步研究螺旋桨空化问题打下基础.

【期刊名称】《舰船科学技术》

【年(卷),期】2013(035)003

【总页数】4页(P15-18)

【关键词】螺旋桨空化;数值模拟;动网格

【作 者】王顺杰;王易川

【作者单位】海军潜艇学院,山东青岛266044

【正文语种】中 文

【中图分类】U661 空化是水中螺旋桨表面普遍发生的现象，空化产生会导致螺旋桨表面严重破坏，螺旋桨空化噪声也是船舶辐射噪声的主要因素。常见的螺旋桨空泡主要有梢涡空泡、片空泡、云空泡、毂涡空泡等，由于空化物理问题的复杂性，多采用实验方法对空化现象进行研究。Kubota等［1］利用实验研究了二维静止翼型非定常云型空化流场的结构，发现空化云是由许多小的空化气泡组成。李向宾等［2］利用数字式粒子图像测速系统，辅以高速摄像，对绕水翼流动进行了观测，发现空化发展对整个流场的涡量变化起决定作用。虽然模型试验是研究空化的一种比较直观的方法，但其存在试验周期长、代价高、存在尺度效应等缺点。

闪蒸与空化

闪蒸与空化

闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

编辑本段现象：

物质的沸点是随压力增大而升高，而压力越低，沸点就越低。 那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。这时，流体温度高于该压力下的沸点。 流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。 使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。 闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。

编辑本段形成原因：

当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。然而，如果在一定压力下加热水，那么水的沸点就要比100℃高，所以就要求有更多的显热。压力越高，水的沸点就高，热含量亦越高。压力降低，部分显热释放出来，这部分超量热就会以潜热的形式被吸收，引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。

编辑本段实际情况：

闪蒸在管道系统中出现，容易对阀门产生汽蚀损坏，可以选择反汽蚀高压阀，其特点是多次节流分摊压差，也可以选用耐汽蚀冲刷材料。

闪蒸也可以作为能源，被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。

液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时，液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程 。描述空化状态的无量纲组合 量称为空化数 σ。，其中p∞、v∞分别为液体未扰动处的压强和流速，ρ为液体密度，pv为液体在环境温度下的饱和蒸气压。空化数愈小 ，空化现象愈显著 。通过改变来流压强或速度，可改变空化数和空化状态。有关空化的基础研究包括空化机理、空蚀、空泡流理论、空化效应和非定常空化等课题。水力机械、高速涵洞、水翼、舵、水中兵器等都会遇到空化问题，致使材料剥蚀，机械效率降低，并产生振动和噪声。但在流态显示、水力钻孔和工业清洗作业中，也可发挥空化的有益作用。