空蚀机理的研究综述
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成和 生长 过程 ； 空 泡 的溃 灭 过 程 ， 括 溃灭 过 程 中 ② 包
产生 的物 理、 学效 应 向固壁 的传递 和作 用 过程 ； 化
③ 壁 面材料 的响应及 失 效过 程 ， 空蚀 破 坏 的作 用 机 即 制 。本 文重 点 阐述后 两 个 过 程 ， 过 对 空 泡 变 形 和 溃 通
方 法研 究 ， 将是 未来 重要 的发展 方 向 。 关键 词 ： 空蚀 ； 空泡 ； 溃灭 ； 值模 拟 ； 述 数 综 中 图分类 号 ：Ｈ１ ７ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ ２ ０ －０ ３ ６ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）４０ ０ － ０
［ ］ 液压 与气 动 ，０４， １ ） Ｊ． ２０ （０ ． ［ ］ 童伟 ， ４ 刘树道 ． 动 Ｐ Ｃ顺 序控 制系统 的设 计 ［ ］ 液 压 气 Ｌ Ｊ． 与气动 ，０ ４ （０ ． ２０ ， １ ）
２奉化市质量技术监督局， ． 浙江 奉化 ３５０； ． １ ０ ３国家气动产品质量监督检验中 浙江 奉化 ３５ ０ ５ 心， １ ０） ５
摘 要： 空蚀 损伤 是在 液压 系统 中广泛 存在 的 失效 形式 ， 究 空 泡渍 灭过 程 中产 生 的物 理 、 学 效应 向 研 化
固壁 的传 递 和作 用过 程 ， 以及壁 面材料 的响 应及 失效 过 程 ， 对提 高设备 的抗 空蚀 性 能及 优 化 设 计 ， 有 重要 具
工 作
早 在 １５ ７３年 ，ｕｅ 首 先 从 理 论 上 预 言 流 体 能 发 Ｅ ｌｒ
［ ］ 曹玉平 ， ２ 阎祥 安． 多功能全气 控气 动系统教学实验 台设计 ［ ］ 液压 与气 动 ，０ ０ （ ） Ｊ． ２０ ， １ ． ［ ］ 李异河 ， ３ 魏青帝． Ｌ Ｐ Ｃ控制气 动系统 试验台 的没计与研究
的意 义 。该 文重 点对 空泡 溃灭 的数 值模 拟 、 验 研 究及 作 用机 制进 行 阐述 ， 对文 献 进 行 归纳 总 结 的基 础 试 在
上 ， 出针 对 空 泡群 溃灭 的 空间效 应和 时 间效应 ， 指 进行 多种机 制 的 非 线性耦 合作 用研 究 ， 于流 固耦 合 思 想 基 的材 料损 伤动 态过 程研 究 ， 材料 局部 损伤 导 致 的 自催 化 效应研 究 以及 广泛 条 件 下 空蚀 临界 特 性 表 征及 预 测
Ｏ ｕ ． Ｚ Ｏ ｏ ｇ ａｇ ， Ｈ Ｎ ｈ—ａ Ｚ Ａ Ｇ Ｌ． ＷＵ Ｃ ｏ ｇｆ ｇ Ｕ Ｇ ｏｆ ， Ｈ Ｕ Ｙ ｎ — ｎ Ｚ Ｅ Ｇ Ｚ ｉｉｎ ， Ｈ Ｎ ｉｅ ， ｈｎ — ｎ ｕ ｆ ｊ ｔ ａ
（． １ 浙江理工大学 多相 流沉 积一 冲蚀 实验室 ， 江 杭州 浙 ３０ １ ； １０ ８
动 的方 程 （ 称 Ｒ ｙｅ ｈ方 程 ） 简 ａｌｉ ｇ 。但 是 ， 方 程 在推 导 该
过 程 中忽 略 了除压 强和惯 性 外 的其 他 因素 ， 假设 空 并
收稿 日期 ：０ １１ — ２ １ —０１ ７ 基 金 项 目 ： 江 省 重 大 科 技 专 项 （０ ９ １０ ９ ； 江 省 重 点 浙 ２ ０ Ｃ １６ ） 浙 创 新 团 队 专 项 （０ １ ０ ０ １０ ） ２１Ｒ９ １－ ７
２１ ０ ２年 第 ４期
液 压 与 气动
３
空 蚀 机 理 的 研 究 综 述
偶 国富 ，周永芳 ，郑智剑 章 利特 吴 崇芳 ， ，
Ｒｅ ｉ ｗ ｏ ｈ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｖ ｔ ｔ ｎ Ｅ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｍ ｃ ａ ｉｍ ｆ Ｃａ ｉ ｉ ｒ ｓｏ ａ ｏ
灭 的数值 模 拟 、 验 研究 及 对 固壁 的作 用 机 理 进 行综 试 述 ， 提 出今 后 的研究 方 向 。 并
１ 数 值模 拟 研究 １ １ 理 论研 宄及 早期 的 求解 方 法 ．
作者简介 ： 国富 （９ ５ ） 男 ， 偶 １６ 一 ， 江苏太 仓人 ， 教授 ， 导 ， 博 主 要从 事石 化 、 煤化工过程装 备的流动腐蚀预测 及工程应用 研究
在 理 论 研 究 方 面 ， ８ ７年 ， ａｎ ｂ １９ Ｂ ｒａ ｙ和 Ｐ ｒ ｎ 首 ａｓ ｓ ｏ
空 蚀损 伤是 在 液压 系统 中广 泛 存 在 的 失 效形 式 ， 由于其 损伤 的 剧 烈 性 和 高危 害 ¨ ｊ一 直 受 到 科 研 ， 人员 和 研究 机构 的 高度重 视 。空蚀 的产生包 括 空泡形
引 言
生 空化 ， 指 出 ， 水 管 中某 处 压 强 降低 到 负 值 时 ， 他 “ 水
即 自管 壁分 离 ， 在该 处形 成真 空 ” 。到 １０ ９ ６年 ，ａｓｎ Ｐｒ ｓ ｏ 等率先 展 开 了空 化 泡 的相关 实验 研 究 。 自此 ， 空化 泡 的大 量理 论 和实 验研 究 相 继 展 开 ， 理 论 方 面形 成 在 了著 名 的空 泡 动 力 学 ， 实 验 领 域 促 成 了 空 泡 生 成 在 （ 声波、 光 、 动等） 超 激 振 和高速 摄影 技术 的发 展 。
成 与溃 灭 。 由于空泡 的溃 灭 过 程 涉 及 到 热 力 学 、 热 传
传质 、 学 、 学 等 多个 学 科 ， 有 多相 、 观 、 态 和 声 光 具 微 瞬 随机 的 特点 Ｊ相 关 的理 论 建 模 和试 验 研 究 往 往 十分 ， 复杂 和 困难 。
迄今 为 止 ， 已经 对 空蚀 机 理 进 行 了大 量 的理论 和
次 提 出“ 化 ” 空 的概念 ， 指 出在 液 体 和 固体 问存 在相 并 对 高 速 运 动 时可 能 会 形 成 空 化 。１ １ ９ ７年 ， ａｌ ｇ Ｒ ｙｅ ｈ较 ｉ 为 系统 地提 出 了空 化理 论 ， 立 了描 述 自 由空泡 运 建
试验 研究 ， 主要 可 归结 到 以下 三 个 方 面 ： 空 泡 的形 ①
产生 的物 理、 学效 应 向固壁 的传递 和作 用 过程 ； 化
③ 壁 面材料 的响应及 失 效过 程 ， 空蚀 破 坏 的作 用 机 即 制 。本 文重 点 阐述后 两 个 过 程 ， 过 对 空 泡 变 形 和 溃 通
方 法研 究 ， 将是 未来 重要 的发展 方 向 。 关键 词 ： 空蚀 ； 空泡 ； 溃灭 ； 值模 拟 ； 述 数 综 中 图分类 号 ：Ｈ１ ７ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ ２ ０ －０ ３ ６ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）４０ ０ － ０
［ ］ 液压 与气 动 ，０４， １ ） Ｊ． ２０ （０ ． ［ ］ 童伟 ， ４ 刘树道 ． 动 Ｐ Ｃ顺 序控 制系统 的设 计 ［ ］ 液 压 气 Ｌ Ｊ． 与气动 ，０ ４ （０ ． ２０ ， １ ）
２奉化市质量技术监督局， ． 浙江 奉化 ３５０； ． １ ０ ３国家气动产品质量监督检验中 浙江 奉化 ３５ ０ ５ 心， １ ０） ５
摘 要： 空蚀 损伤 是在 液压 系统 中广泛 存在 的 失效 形式 ， 究 空 泡渍 灭过 程 中产 生 的物 理 、 学 效应 向 研 化
固壁 的传 递 和作 用过 程 ， 以及壁 面材料 的响 应及 失效 过 程 ， 对提 高设备 的抗 空蚀 性 能及 优 化 设 计 ， 有 重要 具
工 作
早 在 １５ ７３年 ，ｕｅ 首 先 从 理 论 上 预 言 流 体 能 发 Ｅ ｌｒ
［ ］ 曹玉平 ， ２ 阎祥 安． 多功能全气 控气 动系统教学实验 台设计 ［ ］ 液压 与气 动 ，０ ０ （ ） Ｊ． ２０ ， １ ． ［ ］ 李异河 ， ３ 魏青帝． Ｌ Ｐ Ｃ控制气 动系统 试验台 的没计与研究
的意 义 。该 文重 点对 空泡 溃灭 的数 值模 拟 、 验 研 究及 作 用机 制进 行 阐述 ， 对文 献 进 行 归纳 总 结 的基 础 试 在
上 ， 出针 对 空 泡群 溃灭 的 空间效 应和 时 间效应 ， 指 进行 多种机 制 的 非 线性耦 合作 用研 究 ， 于流 固耦 合 思 想 基 的材 料损 伤动 态过 程研 究 ， 材料 局部 损伤 导 致 的 自催 化 效应研 究 以及 广泛 条 件 下 空蚀 临界 特 性 表 征及 预 测
Ｏ ｕ ． Ｚ Ｏ ｏ ｇ ａｇ ， Ｈ Ｎ ｈ—ａ Ｚ Ａ Ｇ Ｌ． ＷＵ Ｃ ｏ ｇｆ ｇ Ｕ Ｇ ｏｆ ， Ｈ Ｕ Ｙ ｎ — ｎ Ｚ Ｅ Ｇ Ｚ ｉｉｎ ， Ｈ Ｎ ｉｅ ， ｈｎ — ｎ ｕ ｆ ｊ ｔ ａ
（． １ 浙江理工大学 多相 流沉 积一 冲蚀 实验室 ， 江 杭州 浙 ３０ １ ； １０ ８
动 的方 程 （ 称 Ｒ ｙｅ ｈ方 程 ） 简 ａｌｉ ｇ 。但 是 ， 方 程 在推 导 该
过 程 中忽 略 了除压 强和惯 性 外 的其 他 因素 ， 假设 空 并
收稿 日期 ：０ １１ — ２ １ —０１ ７ 基 金 项 目 ： 江 省 重 大 科 技 专 项 （０ ９ １０ ９ ； 江 省 重 点 浙 ２ ０ Ｃ １６ ） 浙 创 新 团 队 专 项 （０ １ ０ ０ １０ ） ２１Ｒ９ １－ ７
２１ ０ ２年 第 ４期
液 压 与 气动
３
空 蚀 机 理 的 研 究 综 述
偶 国富 ，周永芳 ，郑智剑 章 利特 吴 崇芳 ， ，
Ｒｅ ｉ ｗ ｏ ｈ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｖ ｔ ｔ ｎ Ｅ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｍ ｃ ａ ｉｍ ｆ Ｃａ ｉ ｉ ｒ ｓｏ ａ ｏ
灭 的数值 模 拟 、 验 研究 及 对 固壁 的作 用 机 理 进 行综 试 述 ， 提 出今 后 的研究 方 向 。 并
１ 数 值模 拟 研究 １ １ 理 论研 宄及 早期 的 求解 方 法 ．
作者简介 ： 国富 （９ ５ ） 男 ， 偶 １６ 一 ， 江苏太 仓人 ， 教授 ， 导 ， 博 主 要从 事石 化 、 煤化工过程装 备的流动腐蚀预测 及工程应用 研究
在 理 论 研 究 方 面 ， ８ ７年 ， ａｎ ｂ １９ Ｂ ｒａ ｙ和 Ｐ ｒ ｎ 首 ａｓ ｓ ｏ
空 蚀损 伤是 在 液压 系统 中广 泛 存 在 的 失 效形 式 ， 由于其 损伤 的 剧 烈 性 和 高危 害 ¨ ｊ一 直 受 到 科 研 ， 人员 和 研究 机构 的 高度重 视 。空蚀 的产生包 括 空泡形
引 言
生 空化 ， 指 出 ， 水 管 中某 处 压 强 降低 到 负 值 时 ， 他 “ 水
即 自管 壁分 离 ， 在该 处形 成真 空 ” 。到 １０ ９ ６年 ，ａｓｎ Ｐｒ ｓ ｏ 等率先 展 开 了空 化 泡 的相关 实验 研 究 。 自此 ， 空化 泡 的大 量理 论 和实 验研 究 相 继 展 开 ， 理 论 方 面形 成 在 了著 名 的空 泡 动 力 学 ， 实 验 领 域 促 成 了 空 泡 生 成 在 （ 声波、 光 、 动等） 超 激 振 和高速 摄影 技术 的发 展 。
成 与溃 灭 。 由于空泡 的溃 灭 过 程 涉 及 到 热 力 学 、 热 传
传质 、 学 、 学 等 多个 学 科 ， 有 多相 、 观 、 态 和 声 光 具 微 瞬 随机 的 特点 Ｊ相 关 的理 论 建 模 和试 验 研 究 往 往 十分 ， 复杂 和 困难 。
迄今 为 止 ， 已经 对 空蚀 机 理 进 行 了大 量 的理论 和
次 提 出“ 化 ” 空 的概念 ， 指 出在 液 体 和 固体 问存 在相 并 对 高 速 运 动 时可 能 会 形 成 空 化 。１ １ ９ ７年 ， ａｌ ｇ Ｒ ｙｅ ｈ较 ｉ 为 系统 地提 出 了空 化理 论 ， 立 了描 述 自 由空泡 运 建
试验 研究 ， 主要 可 归结 到 以下 三 个 方 面 ： 空 泡 的形 ①