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<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(89, 89, 89);">一、案例背景</strong></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(89, 89, 89);">空化是液體中出現局部低壓產生空泡的現象，比如螺旋槳、水泵等空化會造成金屬腐蝕。

流體動力空化是當低壓區域在流體裝置中發展并形成蒸汽空腔時發生的一種空化。 空化 泵、軸承和螺旋槳都使用與其運行相關的流體。每當流體的壓力和速度波動時，流體中就會產生空化現象。在空化中，壓力在恒定的環境溫度下下降到較低水平。 空化是一種兩相流體流動現象。通常，使用自由流空化數來描述空化。

［結論］所做研究可為旋轉空化器的設計和應用提供重要參考。關鍵詞：旋轉空化器；水動力學特性；改良葉型；自然空化；數值模擬0 引 言空化現象最早發現于船舶螺旋槳上，由該現象所帶來的噪聲、振動和空蝕破壞等負面影響對船舶性能提出了巨大挑戰[1]，如何使空化現象穩定可控，已成為眾多學者關注的問題。

當螺旋槳周圍流體的壓強降低到水的飽和蒸氣壓以下時, 將會出現空化現象[1-6]。空化現象產生的空化氣泡隨著水流進行運動, 當遇到高壓區或障礙物后會產生潰滅, 其特殊的內爆特性使其潰滅時產生巨大的能量。空化氣泡的潰滅會對水下螺旋槳推進器產生一系列的危害, 比如導致螺旋槳加速腐蝕、加劇推進器的振動、提高水動力噪聲等。

空泡的產生和破裂，還會對LNG超低溫球閥形成空蝕破壞，更進一步地，可能還會產生機械振動和噪聲。因此，LNG超低溫球閥在使用過程中，其流量和壓差都不應該太大，以減少空化現象的發生。4 結語超低溫球閥輸送LNG介質時，LNG往往會發生空化現象。

▲ 橢圓水翼幾何及射流開口位置什么是梢渦空化？空化，是局部區域內流體壓力低于飽和蒸汽壓時，液體由液相向氣相轉變的過程。根據結構不同，空化可分為游移空化、片空化、云空化、渦空化和超空化等。梢渦空化（Tip Vortex Cavitation, TVC），是渦空化的一種，該空化現象常見于螺旋槳、橢圓水翼等易產生梢渦的設備之上。

挑戰/需求作者所在機構希望通過仿真工具探究電子膨脹閥不同開度下制冷劑的空化特性，靈活更改閥開度及閥芯結構，模擬開度和結構變化后空化現象、流量、氣相比例、湍動能及流動噪聲的變化；仿真結果需與實驗結果相近，從而為電子膨脹閥的結構優化和降噪設計節約時間與成本。

預測和減少流體空化對于很多工業應用都至關重要，包括船舶推進器。計算流體力學 (CFD) 可以用于預測流體空化并在設計流程早期探索備選設計。本白皮書探討船舶推進器空化仿真的重要方面。它評估準確仿真潛在錯誤的相對影響、如何降低其影響以及在比例模型物理測試過程中模擬全尺寸推進器的優勢所在。使用 CFD 仿真預測流體空化并降低其影響空化是由流體壓力驟降引起的，這樣液體就會產生相變和氣泡。

許多出版物都涵蓋了該主題，有時從另一個角度，從空化開始到其實際物理建模，使用實用的方法或更復雜的模型。Cadence 希望通過這篇博客文章分享其一些專業知識， 總結最先進的 CFD 技術 用于氣蝕預測并涵蓋不同的應用和 CFD 功能，以滿足工程師的需求。空化起始為了最初研究空化的產生，工程師可能會傾向于只查看 3D 場中的壓力水平。

，即當絕對壓力為零時，此區域為空化區域，如圖10所示可見，在船體周圍會產生空化效應，然后隨著時間的增加，空化開始潰滅，空化潰滅時，會對結構產生二次加載，且此壓力可以達到和沖擊波相同量級。

超聲空化是一種重要的物理機理。超聲空化是指液體介質中的微小氣泡核在強超聲波的作用下,氣泡體積經歷生長振蕩而最終迅速崩潰的過程。在超聲空化氣泡的崩潰過程中,會在非常有限的體積內瞬間產生巨大的壓力梯度和溫度梯度,從而引發系列的化學、物理和生物等效應,如對金屬表面的腐蝕,光脈沖輻射的產生,化學反應速率的加快,生物組織結構的改變等。

由于水泵的軸向尺寸有限，因此在進口和渦殼附近可觀察到一定的回流現象。盡管不希望看到流動不均勻性，但也只能接受，因為有限的軸向空間已經無法提供均勻流所需的更大軸向空間。圖 3 顯示了葉輪汽相體積分數云圖，其中，藍色區域代表水，紅色區域代表水汽。圖中可以看出進口壓力較高時(175kPa)空化作用極其微小，隨著進口總壓力減小，葉輪空化現象開始變得明顯。

因為錘肢撞擊在蟹殼表面產生低壓區，生成空化現象，空泡潰滅產生潰滅高壓，從而引起了蟹殼破壞。　　　　　　　　圖2依靠高速射流空泡捕食 （圖片來源：https://v.youku.com/v_show/id_XMzAwNzI1NjE4OA==.html?

水錘現象多發生在管道系統中，水錘發生時管系內會產生瞬間的壓力脈動，對管道造成沖擊，甚至破壞。水錘發生時常伴有錘子敲打管道一樣的聲音，因此被稱為“水錘”效應。

噴嘴內空化流動現象有兩類，一類是噴孔入口幾何流道收縮，流速增加，在壁面回流區所形成的幾何誘導壁面空化；另一類則是因流場中旋渦流動，在旋渦中心低壓區形成的旋渦誘導的線狀空化（簡稱渦線空化）。

（a）體積分數云圖（紅色為水，藍色為空氣）（b）總阻力仿真結果與實驗對比 圖6 船舶靜水阻力計算 5） 新增多相流VOF空化模型（BETA版），可模擬空化現象在多相流VOF模型的基礎上，AICFD 2023R2新增Zwart空化模型（BETA版），可用于模擬旋轉機械中由于壓力快速改變引起的空泡產生和破裂現象（即空化現象），并評估空化對旋轉機械效率的影響

而是流體領域一個神秘現象：空化。有人發現高壓流體經過特斯拉閥，拐彎部位后側發生壓力驟降，會產生空化，這一點我用AICFD軟件也仿真算了一下，果真如此。而空泡潰滅時，會產生堪比太陽表面的5000K高溫以及6000兆帕的高壓，我曾經就利用敲擊啤酒瓶口使底部產生空化的原理，直接將酒瓶震碎。那么這個威力在管子中能干嘛呢？ 污水處理！