Page 122 - 2025年第56卷第7期
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３ 结果与讨论
３．１ 非定常空化流动特性分析 图 ５为空化数 σ ＝ １．１２６ 、不同温度下的一个典型周期内的非定常空化
演化过程，其中 ｔ为一个典型周期的演化时间，单位 ｍｓ。在 ｔ ＝ ０．１ ｔ时，开始出现由若干微小气泡构
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成的初生空化，此时空腔形态的特征不明确且难于观察界定。ｔ ＝ （０．１～０．４）ｔ时，附着在壁面的空化腔
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体尺寸不断增大，且沿下游逐渐发展。ｔ ＝ （０．４～０．５）ｔ时，附着片空腔的腔体长度达到最大值。ｔ ＝ ０．６ ｔ
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时，片空腔尾部闭合处产生了明显的坍塌和溃灭射流现象，并产生脱落云空化。ｔ ＝ （０．７～０．９）ｔ时，片
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空化完全演变为云空化，形成连续涡旋脱落的马蹄形云雾。ｔ ＝ １．０ ｔ时，片空化主体由于连续云空化脱
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落导致的能量耗散，腔体逐渐缩小，云空化脱落减弱并消失。
在空化发展过程中，随着温度升高，空腔特征长度增加，云空化出现时间更早（如 ５０℃提前至
（０．３～０．４）ｔ），且坍塌溃灭现象更为强烈，持续时间也更长。然而，这些趋势与温度并不呈单调关系。
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在该空化数下，２０～５０℃空化腔体特征长度随温度升高而不断增大，但是当温度继续升高到 ６０℃，
空腔的发展和坍塌溃灭现象都出现一定程度的减弱，原因是热力学效应对空化发展的抑制，后面将作
定量分析。
图 ５ 典型工况下的非定常空化演化过程及气相分布（ σ ＝ １．１２６）
图 ６对比了相同温度（５０℃）三种空化数条件下的空化演化过程。空化数不同，虽然空化剧烈
程度存在差异，但空腔总体演化过程存在类似规律。随着空化数增加，附着片状空腔的特征长度和
厚度显著减小。此外，在较大空化数下，片空化转变为云空化的时间较晚（滞后（ ０．１～０．２）ｔ），而
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且产生的脱落云空化微弱，分离后马蹄形云状腔体的体积较小，并且整个分离过程提前结束（提前
０．１ｔ）。
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