自然界的試題中存在著許多氣泡核，遇到外界激勵(lì)時(shí)將迅速膨脹為肉眼可見的氣泡，當(dāng)遇到高壓水體時(shí)，這些氣泡又會(huì)以近乎絕熱過程虧滅，流體質(zhì)點(diǎn)向氣泡中心高速?zèng)_擊，結(jié)果產(chǎn)生瞬時(shí)熱點(diǎn)（約5000k）和局部高壓（約1.01*109Pa），并伴隨各種極端物理，化學(xué)現(xiàn)象。同時(shí)空化水射流能夠在極短時(shí)間內(nèi)使靶體收到極高頻（400km/h）作用，并伴有極大的噪聲，這一現(xiàn)象被稱為空化效應(yīng)。
空話機(jī)理研究方面RayLeigh作出了巨大貢獻(xiàn)，最先提出了空泡在無界精致液體中潰滅方程。然而自然界中的液體都具有粘性和表面張力，因此plesset對(duì)Rayleigh的空泡潰滅方程進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提出了著名的R-P方程。此后，空化理論研究進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，但是目前關(guān)于空化的內(nèi)在機(jī)理研究還不是十分成熟，尚無較為權(quán)威的理論說明。其中的原因包括液體結(jié)構(gòu)和空化效應(yīng)的復(fù)雜性，以及相應(yīng)試驗(yàn)觀測(cè)設(shè)備的缺乏。當(dāng)前主要提出了一些較為合理的假說，主要包括微射流理論，沖擊波理論，群泡潰滅理論。
1.微射流理論
在液體環(huán)境中，流動(dòng)參數(shù)的變動(dòng)常常會(huì)造成空泡的失穩(wěn)，引起空泡的非對(duì)稱潰滅，其中較為代表性的研究是關(guān)于近固壁面的球形空泡的潰滅。Lauterborn和Bolle等人利用紅寶石激光器在固壁附近的蒸餾水中誘導(dǎo)球形空泡，利用高速攝影機(jī)拍攝到了近固壁的空泡生成及其潰滅過程中微射流的形成，為plesset和Chapman對(duì)該現(xiàn)象的理論預(yù)測(cè)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，preece等人將高壓水射流通入水體中產(chǎn)生空化現(xiàn)象，利用高速攝影技術(shù)成功捕捉到了近壁面空泡的不對(duì)稱潰滅過程，由得到的照片推算潰滅時(shí)產(chǎn)生的微射流時(shí)速超過500m/s。趙瑞等人通過自制的力學(xué)傳感器和高速攝影機(jī)，開展了對(duì)激光誘導(dǎo)近壁面的球形空泡的潰滅研究結(jié)果表明，剛性壁面面對(duì)空泡周圍流場(chǎng)產(chǎn)生的擾動(dòng)致使空泡形狀發(fā)生畸形，潰滅發(fā)生后，距離壁面較遠(yuǎn)的一側(cè)的空泡壁面逐漸內(nèi)凹，形成以一股微射流沖擊固壁面，經(jīng)壓力檢測(cè)和水錘壓力算得到，速度超過450m/s
目前試驗(yàn)即理論研究證明了空化現(xiàn)象微射流的存在，但是所得出的射流速度值相差較大，因此，對(duì)于微射流速度的影響因素還有待于進(jìn)一步的深入研究。微射流演化過程
2.沖擊波理論
沖擊波理論認(rèn)為空泡潰滅會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力沖擊波輻射波傳播，在蒸餾水中，Matsumoto利用壓電陶瓷探針式水聽器PZT及高速攝影機(jī)對(duì)近壁面的空泡潰滅過程進(jìn)行探測(cè)，經(jīng)過一段時(shí)間后，靶體表面出現(xiàn)了明顯的材料剝蝕現(xiàn)象，分析結(jié)果表明，空泡在極短時(shí)間內(nèi)高速潰滅，它所形成的沖擊波壓強(qiáng)高達(dá)500-750MPa，在1cm2表面每秒將有超過3*107個(gè)空泡生成和潰滅，以極高頻的沖擊波重復(fù)作用于靶體對(duì)于空蝕的產(chǎn)生起到了重要作用；胡影影等人通過數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了空泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的沖擊壓力最大值的空間位置，結(jié)果表明，沖擊波壓力最大值發(fā)生在距離空泡泡壁68μm處，在潰滅瞬間達(dá)到1GPa以上；研究認(rèn)為空泡潰滅的瞬間所產(chǎn)生的沖擊脈沖時(shí)空化效應(yīng)一系列作用的重要因素。
3.群泡潰滅理論
為了減小試驗(yàn)及模擬難度，大多采用單空泡來進(jìn)行空化現(xiàn)象的研究，但是實(shí)際水體中，空泡總是成群出現(xiàn)，丹麥學(xué)者Morch認(rèn)為空泡群的外層空泡最先潰滅，率先潰滅的空泡產(chǎn)生的壓力脈沖會(huì)增大其他空泡的環(huán)境壓力，后續(xù)空泡潰滅時(shí)將會(huì)爆發(fā)出更大的沖擊壓力，Shima對(duì)群泡潰滅問題從理論層面進(jìn)行了探討，他對(duì)水中2個(gè)相近空泡在潰滅過程中的相互影響進(jìn)行了理論探索，導(dǎo)出了不可壓縮流體中雙泡的控制過程，結(jié)果表明，當(dāng)兩個(gè)空泡距離足夠近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互擾動(dòng)，潰滅時(shí)所輻射處的沖擊壓力更大，基于能量傳遞理論，運(yùn)用分層潰滅模型對(duì)群泡的潰滅沖擊波進(jìn)行分析，證明了以沖擊波傳播方式表現(xiàn)出來空泡間的相互作用，是最后的潰滅的空泡產(chǎn)生的輻射壓力提高了幾個(gè)等級(jí)。
水射流空化內(nèi)在機(jī)理的理論研究主要集中在上述幾個(gè)方面，通過理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬、試驗(yàn)觀測(cè)等方式，以空化數(shù)作為空化強(qiáng)度的主要衡量指標(biāo)，考慮到空化效應(yīng)的負(fù)責(zé)性目前也有一些新的觀點(diǎn)被提出，如電化學(xué)理論，邊壁效應(yīng)、化學(xué)腐蝕、液體粘度、噴嘴結(jié)構(gòu)。
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