2。3 本章小结 21

3  通气空化流动特性及流场结构分析 22

3。1 通气两相与三相流动的非定常特性对比分析 22

3。2 不同下通气空化形态及泄气机理 27

3。3 本章小结 32

结  论 33

致  谢 34

参 考 文 献 35

1  绪论

1。1  研究背景及意义

空化（cavitation）是一种只在液体中发生的动态过程，即当液体中某部分压强急剧减小低至其饱和蒸气压时，液体内或表面上将形成蒸气或气体包裹物，随后逐渐发展直至脱落的过程，将空化过程中产生的由蒸气和气体组成的包裹物称为空泡（cavity）。空化过程按产生机制不同可分为自然空化及通气空化。文献综述

在工程实践中，除了少数例外，空化永远都是避免发生的。空化容易发生水流的失真现象，继而损失机器的使用效率，侵蚀金属表面导致其出现剥落；空化严重时会产生毁灭性的后果，所以过去一段时间，人们都一直避免空化现象产生。后来，人们也发现了空化能起到有益的作用。例如用声音激发空化来清洗大型机器设备；空化噪声“轰鸣器”已被成功用作海底测深仪的声源。超空化武器的基本设计思想就是：利用空化产生超空泡，使导弹除一小部分与水接触以外大部分被气泡包裹，进而使其接触的介质由水变为气体，众所周知，水的粘性系数约是空气的60倍，密度约是空气密度的800倍，覆盖区域的粘度将会急剧降低，这样就可以大幅减小航行阻力，使物体的水下速度得以大幅提高；并且超空泡完全改变了流场压力分布，减少了形状阻力，也可提高航行体速度。超空化减阻这一历史性的发现，为水下武器设计开辟了新的道路，同时也给未来的海上竞争制造了新的悬念。如今世界上很多国家开始陆续开展超空化研究。前苏联海军是第一个研究超空泡鱼雷的，大概开始于冷战时期，1995年在Abu Dhabi召开的国际防务展览会议上，首次公开发表了“暴风雪”超空化鱼雷的照片，并在之后用于武装部队。美国的超空泡武器研究虽然开始有点晚，但在20世纪后期，美国人着力发展超空化鱼雷和超空化武器，并取得了突飞猛进的进展；将俄罗斯“暴风雪”鱼雷作为研究和参考的对象，法国人展开了一系列超空泡武器发展计划和机载反水雷超空泡弹实验研究；德国人则选择和美国进行商业合作，有条不紊地开展了一项设计新型空化器以及鱼雷自动导引系统的计划，并成功设计出了一个超空化鱼雷的样品；在亚洲，伊朗也不甘落后，伊朗已经试射海军超空泡鱼雷——即“鲸”式超高速水下导弹，显现出伊朗对超空化武器研究有着极大的兴趣，并已取得进展。超空泡武器在水下航行过程涉及的物理现象十分复杂，目前来看投入战场还存在一些技术问题，如改变航行姿态及轨迹时控制其保持在超空泡内飞行，在航行过程如何控制空泡尺寸，如何控制其在超空泡状态与正常状态下交替存在，因此超空泡技术还有很多问题有待解决。综上所述，通气空泡流动特性及其三相相互作用规律的研究，对于国防事业与科学技术的发展都是有极大意义的。

图1。1 “暴风雪”鱼雷示意图

1。2 国内外研究现状及发展状况

1。2。1 自然空化

1。2。2 通气空化