空化

fluid

空化　　cavitation

　　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。

空蚀　　液体中运动物体受空化冲击后，表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称剥蚀或气蚀。空化过程中，空泡急速产生、扩张和溃灭，在液体中形成激波或高速微射流。金属材料受到冲击后，表面晶体结构被扭曲，出现化学不稳定性，使邻近晶粒具有不同的电势，从而加速电化学腐蚀过程。剥蚀区域材料的机械性能显著恶化，导致空蚀量剧增。在有关工程设计中，须预先进行模型试验，采取措施，尽量避免发生空蚀；也可在会发生空蚀的部位涂上或包上弹性强的抗空蚀材料，或注入气体以吸收空泡溃灭所辐射的能量。是局部空化（局部边界面上出现空泡）的后果，故有时可利用超空化状态（固体整个边界面上的空泡发展延伸到固体尾端的液体中）来避免空化，如设计高转速的超空化螺旋桨和超空化水泵等。

空泡流理论　　研究水中运动物体在物面上产生空化形成空泡情形下，绕流流场和水动力特性的理论。空泡流有两种类型：①超空泡流，空化充分发展，空泡从物体表面延伸到尾部后面的流动。②局部空泡流，空化区域仅覆盖物体部分表面而不超出物体尾部的流动。为用数学方法对空泡流进行计算，必须建立空泡流模型，如映象模型、回射流模型、开放尾流模型、螺旋涡模型等。在流体机械和水工设计中要尽量避免产生空化，但有时也利用超空化状态来达到高速稳定的运转状态，就需要利用超空泡流理论指导设计工作。

空化效应　　液体中空泡溃灭时产生的空蚀、噪声、振动和发光等现象。空化噪声是一种很强的水动力噪声，在有关工程中通常应尽量避免。空泡溃灭时产生的脉冲作用加大结构物的振动，也会产生有害影响。在空化发光效应中，光强很弱，只能在暗室内才能测到。对这种发光效应的机理尚未弄清。有人把水洞实验室的光线遮掉，用30分钟长曝光时间摄取空化发光的图像，同时记录物体表面的空蚀强度，发现空化发光强度与空蚀强度变化趋势是一致的。因此，有可能利用空化发光效应预报空蚀强度。这种技术正在探讨中。