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图 １４ 空腔平均脱落流态及其分布

Ｂｒｅｎｎｅｎ ［１８］ 认为需要考虑热效应抑制作用对空化区域温降影响，提出了当地空化数表达式：
ｐ － ｐ ｐ － ｐ（Ｔ）
＝ ∞ ｃ ＝ ∞ ｖ ｃ （４）
σ ｃ
１ １
２
２
ρ ｖ ρ ｖ
２ ｔｈ ２ ｔｈ
式中 ｐ为空腔液相压力，是此时空腔内局部温度 Ｔ对应的局部蒸汽压力 ｐ（Ｔ），其与上游远场压力
ｃ ｃ ｖ ｃ
ｐ（Ｔ ）之间的压力差 Δ ｐ ＝ ｐ（Ｔ ） － ｐ（Ｔ）。由于空化区域由液相、气液边界与腔体构成，空腔内部热
ｖ ∞ ｖ ∞ ｖ ｃ
效应产生的温降难以测量，应用一阶近似将初生空化数与当地空化数关联起来，如下所示：
１ ｄ ｐ ｄ ｐ
ｖ
ｖ
２
ρ ｌ ｔｈ σ ｃ σ ） ＝ （Ｔ－ Ｔ ） ＝ Δ Ｔ （５）
ｖ（ －
２ ｄＴ ｃ ∞ ｄＴ
式中 ｄｐ?ｄＴ可 从 流 体 饱 和 蒸 汽 压 － 温 度 曲 线 计 算 得 到。 为 量 化 空 化 区 域 尺 寸 随 着 温 度 的 变 化，
ｖ
Ｓｔｅｐａｎｏｆｆ等 ［１９］ 引入了一个无量纲参数，称为 Ｂ因子，定义为空化过程中蒸发的液体体积与所产生的蒸
汽体积之比，并给出了若干个 Ｂ因子半经验值。在确定 Ｂ因子情况下，温差 Δ Ｔ可用于量化空化过程
中的热效应作用。
Ｌ
ρ ｖ
Δ Ｔ ＝ Ｂ （６）
Ｃ
ρ ｌ ｐ，ｌ
分别为气相与液相密度。
ｐ，１
式中：Ｌ为汽化潜热；Ｃ 为液体在恒压下的比热容；ρ ｖ 和 ρ ｌ
随 温 度 的 变 化 （ σ＝１．１２６ ，
ｍａｘ
图 １５为 ２５～６０℃ 内，腔 体 内 部 最 大 温 降 Δ Ｔ 与 气 相 体 积 占 比 β ｖ
呈现先增后减的趋势。在 ５０℃之前，腔体
１．７１２）。结果显示，随主流温度升高，Δ Ｔ 迅速增大，β ｖ
ｍａｘ
增长速度较快，说明此时腔体生长主要由空化过程驱动，热力学效应并不显著。在
ｍａｘ
内 Δ Ｔ 较小，β ｖ

５０与 ６０℃之间存在一个转变温度 Ｔ ，此时空腔发展到极限位置，β ｖ 达到峰值。在更高温度下，需要
更多液相水蒸发来维持空化发展，汽化潜热需求增大导致腔体局部温降增大，热力学效应显著抑制空
均明显降低。
ｍａｘ
腔的进一步发展。在更大空化数工况，Δ Ｔ 与 β ｖ
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