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圖7 水輪機葉片典型的空蝕結構破壞圖 (圖片來源：參考文獻[4])　　　　圖8 用9億網格模擬近壁面空泡潰滅過程 （圖片來源：參考文獻[5]）破壞大王空泡也可以為人類所用　　雖然空泡潰滅具有強大的破壞力，但只要加以正確的引導，其潰滅產生的能量也可以為人類所用。　　超聲清洗是空泡潰滅最常見的應用方式。

泡狀空泡通常指在葉背上切面最大厚度處所產生的空泡，呈泡沫狀。這時葉切面的攻角較小，導邊未出現負壓峰，壓力最低處大致在最大厚度附近。 由此所產生的空泡因前后壓力變化比較緩和，單個空泡的成長清晰可見，有時可以成長到相當尺度，被水流帶向下游時尺寸減小，并發生潰滅、再生、再潰滅、直至消失。這種空泡對螺旋槳的性能影響不大，但對槳葉材料有剝蝕作用。

但很快，毫秒甚至更短，水下落，底部壓力升高，水蒸氣變回液體，空泡瞬間潰滅。空泡潰滅威力巨大，理論推演將產生速度4000m/s的微激波和微射流，并伴隨6000兆帕的高壓及堪比太陽表面的5000K高溫。這意味著，你一掌下去，就拍出了 個人造太陽，因此啤酒瓶扛不住碎掉也是情理之中了。前述我們說的瓶中液體一直都是水，那如果把液體換成啤酒呢？

［方法］首先，針對旋轉空化器楔形葉片的原始葉型進行改良設計，建立葉片改型前、后旋轉空化器的三維幾何模型；然后，基于 ANSYS Fluent 軟件對原始葉型和改良葉型空化器在不同轉速下的自然空化流場開展數值仿真計算；最后，根據計算結果對二者的水動力學特性進行對比分析。

ANSYS AUTODYN的高階Euler求解器能精確地模擬氣泡的膨脹、壓縮和潰滅以及氣泡收縮形成的射流。

圖7 天然氣10%體積分數云圖 在輸送管道的過渡位置，比如焊接法蘭位置、閥座附近、球體附近等，由于結構發生突變，至使LNG介質在該處的壓力突然降低，導致LNG介質汽化產生空泡，并會在管道內迅速擴張。當空泡潰滅破裂時，周圍LNG液體迅速填充，碰撞球閥管道壁面，形成水擊。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。

但在小開度下，制冷劑流經電子膨脹閥時會因節流產生兩相流，氣相的形成與潰滅會產生噪聲。本研究通過 Ansys Fluent 數值分析，探究不同開度下制冷劑進入閥內的空化特性，以闡明電子膨脹閥流動誘導噪聲的產生原因。為此設計了帶閥芯凹槽結構的電子膨脹閥，并對閥門流動噪聲進行實驗對比分析。

ANSYS AUTODYN的高階Euler求解器能精確地模擬氣泡的膨脹、壓縮和潰滅以及氣泡收縮形成的射流。

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。

圖5.fluent混合相設置在混合相中，選擇相變模型以及主、次相的屬性設置，相變的物理引擎選擇空化，這里用的是Schnerr-Sauer的空化模型，該模型認為液、氣混合物包含大量球形蒸汽泡，模型給出的空化半徑有如下公式：其中為空泡半徑，為蒸汽體積分數，需要注意的是，在此模型中，是唯一需要確定的參數，有大量的研究表明其最佳取值在左右，對于多相流的詳細設置如圖6所示。

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！污水中的有機物一直是個老大難問題，目前常用做法有化學沉降，但很難處理干凈。這時空化就派上用場了，它產生的高能沖擊波足以擊碎有機物中的化學鍵，將其分解。

[2] Vyskocil, L. & Macek, J. 2008 Boiling flow simulation in neptune cfd and fluent codes.

Vyskocil＆Macek（2008）通過FLUENT及NEPTUNE-CFD（CEA、EDF等機構聯合開發）進行模擬分析；</em></p><p class="ql-align-justify"><em>3. Krepper＆Rzehak（2011）通過Ansys CFX進行模擬分析。

張克鵬 | 浙江三尚智迪科技有限公司 技術中心主任作品名稱：基于Ansys Fluent的電子膨脹閥空化特性數值與實驗研究作品簡介：電子膨脹閥是空調系統的關鍵控制部件，主要用于流量調節和節流膨脹。但在小開度下，制冷劑流經電子膨脹閥時會因節流產生兩相流，氣相的形成與潰滅會產生噪聲。