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第一章 概论 1

1.1 空化现象 1

1.1.1 历史回顾 1

1.1.2 空化外貌 2

1.1.3 空化是祸也是福 2

1.2 空化概念 5

1.2.1 空化与沸腾 5

1.2.2 空化的内涵 7

1.2.3 空化的定义 8

1.3 空化相似参数 9

1.3.1 空化数的定义 9

1.3.2 空化数的作用 10

1.3.3 空化数的缺陷 11

1.4 空化研究方法 12

1.4.1 空化自身的特征 12

1.4.2 空化的试验模拟 13

1.4.3 空化的数值模拟 13

参考文献 14

第二章 空化核 15

2.1 空化核的提出与气核悖理 15

2.1.1 空化核、气核 15

2.1.2 空化核模型 16

2.1.3 运动平衡与“气核悖理” 17

2.2 气核的惯性生长 18

2.2.1 Rayleigh-Plesset（R-P）方程 18

2.2.2 气核的生长、溃灭与回弹 19

2.3 气核的质量输运生长 21

2.3.1 穿过泡壁的质量运输方程 21

2.3.2 分子扩散解和对流扩散解 22

2.4 气核沿其运动轨迹的生长 23

2.4.1 Johnson-Hsieh（J-H）方程 23

2.4.2 筛核效应 24

2.5 空化核谱 26

2.5.1 空化核谱比较 26

2.5.2 气核密度分布函数 28

2.5.3 由气核谱函数派生的几个推论 29

2.6 空化核群模拟与气核播种 32

2.6.1 空化核群模拟 32

2.6.2 气核播种 33

2.7 以液体抗拉强度作为空化的介质参量 34

参考文献 36

第三章 空化初生机理 37

3.1 空化初生要素分析 37

3.2 空化初生的黏性效应 38

3.2.1 边界层流态特征与空化初生的关系 38

3.2.2 巨大的压力脉动 40

3.2.3 人为改变空化初生状态 41

3.2.4 黏性流动与空化初生关系 41

3.3 空化初生的物面效应 43

3.3.1 不平整表面 43

3.3.2 孤立型粗糙对空化初生的影响 44

3.3.3 均布型粗糙对空化初生的影响 45

3.3.4 粗糙表面的空化初生 45

3.4 空化初生的介质效应 47

3.4.1 空化的介质参量 47

3.4.2 介质因素与压力场因素的相互作用 48

3.5 空化初生的预报方法 49

3.5.1 泡动力学预报方法 49

3.5.2 压力场预报方法 50

3.5.3 模糊预报方法 51

3.6 空化的模糊预报 51

3.6.1 模糊空化系统 51

3.6.2 空化核群的随机模拟 53

3.6.3 空化系统的空化特征值 53

3.6.4 模糊状态转移矩阵 54

3.6.5 由模糊预报发展为空化初生预报专家系统 56

参考文献 60

第四章 空化发展机理 62

4.1 空化发展的类型及特征 62

4.1.1 空化的分类 62

4.1.2 影响空化发展的因素 63

4.1.3 发展空化的研究方法 66

4.2 片空化 67

4.2.1 片空化的前缘 68

4.2.2 片空化表面及几何特性 69

4.2.3 片空化的脱落与再生 71

4.3 云空化 73

4.3.1 回射流与云空化的形成 74

4.3.2 云空化演化及内部结构 77

4.3.3 云空化溃灭和空蚀风险 80

4.4 超空泡 81

4.4.1 超空泡的基本特征 81

4.4.2 通气超空泡的形成 83

4.4.3 稳定通气超空泡泄气模式与通气量 86

4.4.4 通气超空泡的稳定性 88

参考文献 88

第五章 涡空化机理 91

5.1 涡流动与涡空化 91

5.1.1 涡流动的概念和特征 91

5.1.2 涡空化初生 93

5.1.3 涡空化的形态和演化 94

5.2 梢涡空化 96

5.2.1 梢涡空化形成机理 96

5.2.2 梢涡空化的发展演化 102

5.2.3 梢涡空化抑制机理 105

5.3 剪切空化 107

5.3.1 剪切流动的特征 107

5.3.2 剪切空化的形成机理 109

5.3.3 剪切空化结构特征 110

参考文献 112

第六章 空蚀机理 115

6.1 空蚀现象 115

6.2 球形空泡溃灭的压力 117

6.2.1 球形蒸汽泡的溃灭 117

6.2.2 泡内含气量修正 119

6.2.3 泡外介质参量影响 120

6.3 微射流机理和冲击波机理 122

6.3.1 球形空泡的非球对称溃灭与微射流 122

6.3.2 球形空泡溃灭后的回弹与冲击波 124

6.4 群泡溃灭机理 127

6.4.1 群泡溃灭的物理模型 127

6.4.2 群泡溃灭的压力传递 128

6.5 其他空蚀机理 132

6.5.1 空蚀是冲击疲劳的结果 132

6.5.2 空蚀初生 133

6.5.3 空蚀的非力学机理 135

6.5.4 影响空蚀的非材料因素 135

参考文献 138

第七章 空化相似与空化比尺效应 140

7.1 空化数偏离回顾 140

7.2 形式上完整的空化相似参数 143

7.2.1 从泡动力学看空化 143

7.2.2 空化数的低压作用因素 145

7.2.3 空化数的时间作用因素 146

7.2.4 空化数的介质因素 148

7.2.5 形式上完整的空化数表述 149

7.3 比尺效应修正 150

7.3.1 空化的比尺效应 150

7.3.2 比尺效应修正 150

参考文献 153

第八章 空化机理与工程应用 155

8.1 空化效应的兴起 155

8.1.1 空化效应的定义 155

8.1.2 空化效应的理论依据 155

8.2 空化效应的利用示例 158

8.2.1 空化效应用于环保工程 158

8.2.2 空化效应用于生化工程 159

8.2.3 空化效应用于石油天然气开采工程 160

8.2.4 空化效应用于清洗切割工程 161

8.2.5 空化效应用于其他工程 162

8.3 提升空化效应利用效率的思路 162

8.3.1 用空化理论指导 163

8.3.2 采用合适的空化器 163

8.3.3 设计合适的喷头 165

8.3.4 配合适当的环境条件 168

8.4 空化降阻的应用——超空泡水下航行器 169

8.5 工程中空化祸害的防治 170

8.5.1 流体工程中的空化问题 170

8.5.2 工程部件的空化性能设计 171

8.5.3 不同对象按不同对策治理 172

8.6 几个工程中空化问题处理案例 173

8.6.1 某水利工程孔板泄洪洞的空化问题 173

8.6.2 某大型船坞进水阀的空化问题 176

参考文献 178