船舶推进_螺旋桨的空泡现象
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
L D
C -σ,α=常 随边之外，通常对叶
1.0
表面无剥蚀作用；但
1.5 1.0 影响叶切面的水动力 0.5
片状空泡（全空泡）
性能。
30
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
水动力特性与空泡数的关系
CL 10C D
C L-σ,α=常数
空泡初生
C D-σ,α=常数
空泡初生
0.5
1.0
1.5
2.0
σ
存在于水里的气核中并成长到肉眼能见的程度；
2. 汽化空泡（ vaporization cavity ）：是指液体分子因降 压到所谓饱和蒸汽压力导致爆发式的汽化，水汽通过界
面，进入气核并使之膨胀；
23
6.1 空泡的成因
3. 似是空泡：指原来以各种方式存在于水中的气核，虽 然没有任何水汽或气体逸入，但当外界压力降低时， 它本身也会膨胀到肉眼可见的程度。 气化空泡、似是空泡都可能在大于、等于或小于饱和蒸 汽压力pv 时出现。成长过程缓慢。 汽化空泡则总是在小于或至少等于 pv 下才能出现。成长 迅速。 初生空泡数σi
1.0
C
σ
第一阶段空泡现象 的特征是： 空泡区域是局部 的，对叶切面的水 动力性能不发生明 显影响，但可能在 叶表面产生剥蚀。
29
D
0
-1.0
D
C
B
A
球状空泡；局部空泡
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
空泡现象的第二阶段
ξ
2.0
第二阶段空泡现象的
特征是：
CL 10C D
1.0
ξ=σ
0
C -σ,α=常 空泡区域已拖到
空泡一般经历初生、发展和溃灭三个阶段。 空泡被认为是流体动力的扰动源、噪声的辐射源、振 动的激励源和材料的剥蚀源。
35
6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
云状空泡 叶面空泡 泡沫空泡 桨毂空泡 片状空泡 局部空泡 cloud cavity face cavity foam cavity, burbling cavity hub cavity sheet cavity, laminar cavity partial cavity
16
6.1 空泡的成因
影响因素 影响空泡数和减 压系数的因素
空 泡 数 σ(cavitation number) 与
来流速度V0、水的汽化压力pv及
静压力p0有关，而与桨叶切面的 几何特征无关。 减压系数 ξ 只与该处流速 Vb 对来 流速度V0的比值(Vb／V0)有关。 在绕流条件下减压系数 ξ 随切面 形状、入射角 αK 及 B 点的位置而 变，与来流速度V0的大小无关。
)
界限
α(°)
泡 背空
4 2 0
-2 -4 -6
Δα
A (σD αD)
无空泡区
B (σ
面空
B
αmin
泡界
)
限
0.5
σc r
1.0
1.5
ξmax ,σ
33
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
17
p0 pv 1 ρ V02 2
p0 pb Vb 2 ( ) 1 1 2 V0 ρ V0 2
6.1 空泡的成因
不同切面的最大减压系数ξ
+2.0 +1.0 Δp
1 ρV 0 2
2
αK 11°
Δp
1 ρV 0 2 2
+1.0 0
-1.0
αK 3.5°
0
-1.0
+2.0 +1.0
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
34
6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
一、螺旋桨的空泡现象
空泡的分类 按发生空泡物体类型分为：水翼空泡、螺旋桨空泡、 水泵空泡等； 按空泡发生部位可以分为：物面空泡、梢涡空泡、 尾流空泡等； 按空泡的形态可以分为：游离空泡、片状空泡、云 雾状空泡、涡空泡及超空泡。
当空气中所含水蒸气的量达到最大时就称这种空气为“饱和湿 空气”,与饱和湿空气对应的压力称为“饱和蒸气压力”。
9
6.1 空泡的成因
表 6-1汽化压力随温度的变化
水温t（oC） 5 10 15 20 30 40 50 60 100
汽化压力pv （kgf/m2）
89
125
174
238
433
725
1258 2081
4
第6章 螺旋桨的空泡现象
概述
螺旋桨的空泡(cavity)现象，从19世纪末就引起了造船界 的注意。 1894 年，“勇敢”号小型驱逐 舰：转速比额定低 1.54% ；主 机总功率比额定低 7.5%；航速 只有24节（设计27节） 原因：空泡
5
最后修改 方案？
盘 面 比 增 加 45%
第6章 螺旋桨的空泡现象
31
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
对任一切面来说，空泡出现的部位取决于空 泡数σ 和攻角α 的大小。
a
b
c
32
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
叶切面的空泡斗（cavitation bucket）
10 8 6
背片空泡 泡状空泡
C (σ
面片空泡 泡 状 空 泡 界 限
C
αmax
Δp
1 ρV 0 2 2
αK -2.5°
0
-1.0
18
6.1 空泡的成因
不同切面的最大减压系数ξ
叶背 吸力 叶背 吸力 导边 导边 静水压力 叶面
静水压力 叶面 压力
压力
结论：改变叶切面上减压系数只能从改变叶切面形状和入 射角入手。
19
6.1 空泡的成因
影响空泡数的因素
p0 pv 1 2 ρ V0 2
20
6.1 空泡的成因
4. 当转速 n 和进速 VA 较大， 来流速度V0 (忽略诱导速度) 其合成速度 V0 也大，则空 则可表示为: 泡数较小。 2 2
V0 (2 rn ) V A
p0 pv 1 ρ V02 2
对于叶切面来说，最大减压系数越大者越易发生空 泡；对空泡数来说，空泡数愈小愈易发生空泡。
2
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
3
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要教学要求
1. 了解空泡的成因、空泡的种类及其特点。这是本次 课的一个教学难点。 2. 理解螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响。这是本 次课的一个教学重点和难点。 3. 了解螺旋桨空泡校核方法。 4. 掌握螺旋桨强度的规范校核法的基本思想。这是本 次课的另一个教学重点。
p0 i pv i 1 ρ V02 2
p0 i pv i 1 ρ V02 i 2
24
6.1 空泡的成因
气化空泡、似是空泡都可能在大于、等于或小于 饱和蒸汽压力pv 时出现。成长过程缓慢。 汽化空泡则总是在小于或至少等于pv下才能出现。 成长迅速。
初生空泡数σi
p0 i pv i 1 ρ V02 2
若切面上某处（B点）之ξ < 0，则
表示该处压力增高(即大于p0)，若ξ > 0，则为压力降低。通常认为，
当B点的压力降至该水温下的汽化
压力(饱和蒸汽压力 ) pv时，B点处 即开始出现空泡。
故B点产生空泡的 条件：pb ≤ pv
14
6.1 空泡的成因
p0 pb 1 2 ρ V0 2
船舶推进 Ship Propulsion
华中科技大学船海学院
1
课程安排
第1 章 第2 章 第3 章 第4 章 第5 章 第6 章 第7 章 第8 章 第9 章 概述（2学时） 螺旋桨几何特征（2学时） 螺旋桨基础理论（3学时） 螺旋桨模型的敞水试验（4学时） 螺旋桨与船体相互作用（4学时） 螺旋桨的空泡现象（4学时） 螺旋桨的强度校核（4学时） 螺旋桨图谱设计（7学时） 实船推进性能（2学时）
船舶发展存在着二种趋势
高转速和大功率：军用船舶(如高速艇等)主机，并将高
速主机与螺旋桨直接相连。这类船的螺旋桨上空泡往往
在所难免，因而促进了所谓空泡螺旋桨或全空泡螺旋桨 的研究和发展。
船舶大型化和高功率：由于螺旋桨负荷不断增加，尾部
流场的不均匀性使螺旋桨上产生时生时灭的空泡，导致 桨叶剥蚀损伤，而且往往伴有强烈的尾部振动。
空泡数与来流速度、水的汽 化压力及静压力有关，而与 浆叶切面几何特征无关。
p 0 p a hs
1. 当 p0-pv 为一定值时，来流速度越大，则空泡数越小; 2. 当V0与p0 一定，水温越高，汽化压力pv越大，则空泡数越 小; 3. 当 V0和pa为一定时, 浆叶的沉没深度越大，则空泡数也越 大;
令
p0 pv 1 ρ V02 2
空泡数 (cavitation number) 若切面上B点处的减压系数ξ≥σ，则pb≤pv，B处即产生空 泡。反之，当B点处的ξ＜σ，则pb＞pv，即不产生空泡。 因此，B点产生空泡的条件也可写成：
ξ≥σ
15
6.1 空泡的成因
综上所述，根据桨叶上某处的减压系数 ξ 与空泡数 σ 的比较，可以判断该处是否 发生空泡，其判断的准则是： 当ξ≥σ，有空泡 当ξ＜σ，无空泡
p0 i pv i 1 ρ V02 i 2
25
6.1 空泡的成因
气化空泡—水中空气逸出到气核 空泡 汽化空泡—水爆发式汽化
似是空泡—水中气核膨胀
空泡判别条件只对汽化空泡近似正确。
26
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
10330
气压越大沸点越高，气压越小沸点越低。 同样，深压在海底的水，其沸点也会随着其周围的压强 变化而变化。 不同温度下，水沸腾的压强是不同的，这个压强称为饱 和蒸气压，也称蒸气压。
10
6.1 空泡的成因
A点: p0,V0
B点: pb,Vb
11
6.1 空泡的成因
A点: p0,V0
B点: pb,Vb
6
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
7
6.1 空泡的成因
需要研究的课题
1. 空泡的机理是什么？ 2. 空泡到底有没有尺度效应？ 3. 空泡为什么会产生剥蚀及其防止的对策？ 4. 叶切面的空泡程度和性能究竟如何预测？
ξ: 减压系数(reduced
pressure coefficient)
减压系数ξ只与该处 流速 Vb 对来流速度 V0 的比值 ( Vb／V0) 有关。 故在绕流条件下减压 系数ξ随切面形状、 入射角 αK 及 B 点的位 置而变，与来流速度 V0的大小无关。
13
6.1 空泡的成因
p0 pb Vb 2 ( ) 1 1 V 2 0 ρ V0 2
21
6.1 空泡的成因
不发生空泡的极限条件：
ξmax=σ
ax
p0 pv 1 2 ρ Vk 2
Vk
p0 pv 1 max 2
Vk : 不发生空泡的极限速度 物体做高速运动时，若速度超过极限值 Vk ，则必然 发生空泡现象。
22
6.1 空泡的成因
空泡的种类
气核：研究表明，在液体中产生空泡是因液体内本身 存在某种“缺陷”或“弱点”所致，这种缺陷或弱点 就是气核。 1. 气化空泡（gasification cavity）：是指原溶解于水中的 气体，由于降压或过饱和，以扩散的方式通过界面逸到
8
6.1 空泡的成因
螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背压力降低形成吸力 面，若某处的压力降至临界值以下时，导致爆发式的 汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀，形成气 泡，称为空泡。一般认为，压力的临界值即为该温度 时水的汽化压力 pv(或称饱和蒸汽压力)。 空泡现象：流场中由于液体流动导致局部压力发生变化， 其局部压力低于液体的饱和蒸汽压时，引起液体介质爆 发式的汽化形成气泡。
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
27
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
在研究空泡问题时，常按空泡对翼型水动力性
能影响的不同而分为两个阶段，即空泡现象的
第一阶段和第二阶段。
28
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
空泡现象的第一阶段
ξ
2.0
ξmax
用伯努利方程确定 A、B 两点处压力及速度之间的 关系，即
p 0 V p b Vb
1 2 2 0 1 2
2
p 0 p b (V V )
1 2 2 b 2 0
12
6.1 空泡的成因
1 2 2 p0 pb ρ(Vb V0 ) 2
p 0 pb Vb 2 ( ) 1 1 V 2 0 ρ V0 2
C -σ,α=常 随边之外，通常对叶
1.0
表面无剥蚀作用；但
1.5 1.0 影响叶切面的水动力 0.5
片状空泡（全空泡）
性能。
30
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
水动力特性与空泡数的关系
CL 10C D
C L-σ,α=常数
空泡初生
C D-σ,α=常数
空泡初生
0.5
1.0
1.5
2.0
σ
存在于水里的气核中并成长到肉眼能见的程度；
2. 汽化空泡（ vaporization cavity ）：是指液体分子因降 压到所谓饱和蒸汽压力导致爆发式的汽化，水汽通过界
面，进入气核并使之膨胀；
23
6.1 空泡的成因
3. 似是空泡：指原来以各种方式存在于水中的气核，虽 然没有任何水汽或气体逸入，但当外界压力降低时， 它本身也会膨胀到肉眼可见的程度。 气化空泡、似是空泡都可能在大于、等于或小于饱和蒸 汽压力pv 时出现。成长过程缓慢。 汽化空泡则总是在小于或至少等于 pv 下才能出现。成长 迅速。 初生空泡数σi
1.0
C
σ
第一阶段空泡现象 的特征是： 空泡区域是局部 的，对叶切面的水 动力性能不发生明 显影响，但可能在 叶表面产生剥蚀。
29
D
0
-1.0
D
C
B
A
球状空泡；局部空泡
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
空泡现象的第二阶段
ξ
2.0
第二阶段空泡现象的
特征是：
CL 10C D
1.0
ξ=σ
0
C -σ,α=常 空泡区域已拖到
空泡一般经历初生、发展和溃灭三个阶段。 空泡被认为是流体动力的扰动源、噪声的辐射源、振 动的激励源和材料的剥蚀源。
35
6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
云状空泡 叶面空泡 泡沫空泡 桨毂空泡 片状空泡 局部空泡 cloud cavity face cavity foam cavity, burbling cavity hub cavity sheet cavity, laminar cavity partial cavity
16
6.1 空泡的成因
影响因素 影响空泡数和减 压系数的因素
空 泡 数 σ(cavitation number) 与
来流速度V0、水的汽化压力pv及
静压力p0有关，而与桨叶切面的 几何特征无关。 减压系数 ξ 只与该处流速 Vb 对来 流速度V0的比值(Vb／V0)有关。 在绕流条件下减压系数 ξ 随切面 形状、入射角 αK 及 B 点的位置而 变，与来流速度V0的大小无关。
)
界限
α(°)
泡 背空
4 2 0
-2 -4 -6
Δα
A (σD αD)
无空泡区
B (σ
面空
B
αmin
泡界
)
限
0.5
σc r
1.0
1.5
ξmax ,σ
33
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
17
p0 pv 1 ρ V02 2
p0 pb Vb 2 ( ) 1 1 2 V0 ρ V0 2
6.1 空泡的成因
不同切面的最大减压系数ξ
+2.0 +1.0 Δp
1 ρV 0 2
2
αK 11°
Δp
1 ρV 0 2 2
+1.0 0
-1.0
αK 3.5°
0
-1.0
+2.0 +1.0
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
34
6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
一、螺旋桨的空泡现象
空泡的分类 按发生空泡物体类型分为：水翼空泡、螺旋桨空泡、 水泵空泡等； 按空泡发生部位可以分为：物面空泡、梢涡空泡、 尾流空泡等； 按空泡的形态可以分为：游离空泡、片状空泡、云 雾状空泡、涡空泡及超空泡。
当空气中所含水蒸气的量达到最大时就称这种空气为“饱和湿 空气”,与饱和湿空气对应的压力称为“饱和蒸气压力”。
9
6.1 空泡的成因
表 6-1汽化压力随温度的变化
水温t（oC） 5 10 15 20 30 40 50 60 100
汽化压力pv （kgf/m2）
89
125
174
238
433
725
1258 2081
4
第6章 螺旋桨的空泡现象
概述
螺旋桨的空泡(cavity)现象，从19世纪末就引起了造船界 的注意。 1894 年，“勇敢”号小型驱逐 舰：转速比额定低 1.54% ；主 机总功率比额定低 7.5%；航速 只有24节（设计27节） 原因：空泡
5
最后修改 方案？
盘 面 比 增 加 45%
第6章 螺旋桨的空泡现象
31
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
对任一切面来说，空泡出现的部位取决于空 泡数σ 和攻角α 的大小。
a
b
c
32
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
叶切面的空泡斗（cavitation bucket）
10 8 6
背片空泡 泡状空泡
C (σ
面片空泡 泡 状 空 泡 界 限
C
αmax
Δp
1 ρV 0 2 2
αK -2.5°
0
-1.0
18
6.1 空泡的成因
不同切面的最大减压系数ξ
叶背 吸力 叶背 吸力 导边 导边 静水压力 叶面
静水压力 叶面 压力
压力
结论：改变叶切面上减压系数只能从改变叶切面形状和入 射角入手。
19
6.1 空泡的成因
影响空泡数的因素
p0 pv 1 2 ρ V0 2
20
6.1 空泡的成因
4. 当转速 n 和进速 VA 较大， 来流速度V0 (忽略诱导速度) 其合成速度 V0 也大，则空 则可表示为: 泡数较小。 2 2
V0 (2 rn ) V A
p0 pv 1 ρ V02 2
对于叶切面来说，最大减压系数越大者越易发生空 泡；对空泡数来说，空泡数愈小愈易发生空泡。
2
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
3
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要教学要求
1. 了解空泡的成因、空泡的种类及其特点。这是本次 课的一个教学难点。 2. 理解螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响。这是本 次课的一个教学重点和难点。 3. 了解螺旋桨空泡校核方法。 4. 掌握螺旋桨强度的规范校核法的基本思想。这是本 次课的另一个教学重点。
p0 i pv i 1 ρ V02 2
p0 i pv i 1 ρ V02 i 2
24
6.1 空泡的成因
气化空泡、似是空泡都可能在大于、等于或小于 饱和蒸汽压力pv 时出现。成长过程缓慢。 汽化空泡则总是在小于或至少等于pv下才能出现。 成长迅速。
初生空泡数σi
p0 i pv i 1 ρ V02 2
若切面上某处（B点）之ξ < 0，则
表示该处压力增高(即大于p0)，若ξ > 0，则为压力降低。通常认为，
当B点的压力降至该水温下的汽化
压力(饱和蒸汽压力 ) pv时，B点处 即开始出现空泡。
故B点产生空泡的 条件：pb ≤ pv
14
6.1 空泡的成因
p0 pb 1 2 ρ V0 2
船舶推进 Ship Propulsion
华中科技大学船海学院
1
课程安排
第1 章 第2 章 第3 章 第4 章 第5 章 第6 章 第7 章 第8 章 第9 章 概述（2学时） 螺旋桨几何特征（2学时） 螺旋桨基础理论（3学时） 螺旋桨模型的敞水试验（4学时） 螺旋桨与船体相互作用（4学时） 螺旋桨的空泡现象（4学时） 螺旋桨的强度校核（4学时） 螺旋桨图谱设计（7学时） 实船推进性能（2学时）
船舶发展存在着二种趋势
高转速和大功率：军用船舶(如高速艇等)主机，并将高
速主机与螺旋桨直接相连。这类船的螺旋桨上空泡往往
在所难免，因而促进了所谓空泡螺旋桨或全空泡螺旋桨 的研究和发展。
船舶大型化和高功率：由于螺旋桨负荷不断增加，尾部
流场的不均匀性使螺旋桨上产生时生时灭的空泡，导致 桨叶剥蚀损伤，而且往往伴有强烈的尾部振动。
空泡数与来流速度、水的汽 化压力及静压力有关，而与 浆叶切面几何特征无关。
p 0 p a hs
1. 当 p0-pv 为一定值时，来流速度越大，则空泡数越小; 2. 当V0与p0 一定，水温越高，汽化压力pv越大，则空泡数越 小; 3. 当 V0和pa为一定时, 浆叶的沉没深度越大，则空泡数也越 大;
令
p0 pv 1 ρ V02 2
空泡数 (cavitation number) 若切面上B点处的减压系数ξ≥σ，则pb≤pv，B处即产生空 泡。反之，当B点处的ξ＜σ，则pb＞pv，即不产生空泡。 因此，B点产生空泡的条件也可写成：
ξ≥σ
15
6.1 空泡的成因
综上所述，根据桨叶上某处的减压系数 ξ 与空泡数 σ 的比较，可以判断该处是否 发生空泡，其判断的准则是： 当ξ≥σ，有空泡 当ξ＜σ，无空泡
p0 i pv i 1 ρ V02 i 2
25
6.1 空泡的成因
气化空泡—水中空气逸出到气核 空泡 汽化空泡—水爆发式汽化
似是空泡—水中气核膨胀
空泡判别条件只对汽化空泡近似正确。
26
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
10330
气压越大沸点越高，气压越小沸点越低。 同样，深压在海底的水，其沸点也会随着其周围的压强 变化而变化。 不同温度下，水沸腾的压强是不同的，这个压强称为饱 和蒸气压，也称蒸气压。
10
6.1 空泡的成因
A点: p0,V0
B点: pb,Vb
11
6.1 空泡的成因
A点: p0,V0
B点: pb,Vb
6
第6章 螺旋桨的空泡现象
本章主要内容
6.1 空泡的成因 6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响 6.3 螺旋桨的空泡现象及其对性能的影响
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
7
6.1 空泡的成因
需要研究的课题
1. 空泡的机理是什么？ 2. 空泡到底有没有尺度效应？ 3. 空泡为什么会产生剥蚀及其防止的对策？ 4. 叶切面的空泡程度和性能究竟如何预测？
ξ: 减压系数(reduced
pressure coefficient)
减压系数ξ只与该处 流速 Vb 对来流速度 V0 的比值 ( Vb／V0) 有关。 故在绕流条件下减压 系数ξ随切面形状、 入射角 αK 及 B 点的位 置而变，与来流速度 V0的大小无关。
13
6.1 空泡的成因
p0 pb Vb 2 ( ) 1 1 V 2 0 ρ V0 2
21
6.1 空泡的成因
不发生空泡的极限条件：
ξmax=σ
ax
p0 pv 1 2 ρ Vk 2
Vk
p0 pv 1 max 2
Vk : 不发生空泡的极限速度 物体做高速运动时，若速度超过极限值 Vk ，则必然 发生空泡现象。
22
6.1 空泡的成因
空泡的种类
气核：研究表明，在液体中产生空泡是因液体内本身 存在某种“缺陷”或“弱点”所致，这种缺陷或弱点 就是气核。 1. 气化空泡（gasification cavity）：是指原溶解于水中的 气体，由于降压或过饱和，以扩散的方式通过界面逸到
8
6.1 空泡的成因
螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背压力降低形成吸力 面，若某处的压力降至临界值以下时，导致爆发式的 汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀，形成气 泡，称为空泡。一般认为，压力的临界值即为该温度 时水的汽化压力 pv(或称饱和蒸汽压力)。 空泡现象：流场中由于液体流动导致局部压力发生变化， 其局部压力低于液体的饱和蒸汽压时，引起液体介质爆 发式的汽化形成气泡。
6.4 螺旋桨模型的空泡试验
6.5 空泡校核 6.6 螺旋桨的噪声及谐鸣现象
27
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
在研究空泡问题时，常按空泡对翼型水动力性
能影响的不同而分为两个阶段，即空泡现象的
第一阶段和第二阶段。
28
6.2 叶切面的空泡现象及其对性能的影响
空泡现象的第一阶段
ξ
2.0
ξmax
用伯努利方程确定 A、B 两点处压力及速度之间的 关系，即
p 0 V p b Vb
1 2 2 0 1 2
2
p 0 p b (V V )
1 2 2 b 2 0
12
6.1 空泡的成因
1 2 2 p0 pb ρ(Vb V0 ) 2
p 0 pb Vb 2 ( ) 1 1 V 2 0 ρ V0 2