當(dāng)射流壓力低于射流的飽和蒸氣壓時(shí)，射流就會(huì)發(fā)生汽化，形成空化氣泡。適當(dāng)控制靶距，讓空化氣泡長大、壓縮，當(dāng)這些空化氣泡隨射流沖擊物體表面時(shí)破裂，在局部區(qū)域產(chǎn)生沖擊壓力和應(yīng)力［34］，使被沖擊物體表面破壞，即可達(dá)到清洗除銹的目的。
為了產(chǎn)生高效的空化水射流，許多學(xué)者開始研究產(chǎn)生空化的條件。1988 年，Song［35］對(duì)水流中的空化現(xiàn)象進(jìn)行了模擬，總結(jié)出空化發(fā)生的條件。后來人們發(fā)現(xiàn)噴嘴的結(jié)構(gòu)形狀與水射流空化的產(chǎn)生密不可分，于是國內(nèi)外學(xué)者設(shè)計(jì)了各種各樣的空化噴嘴，總體分為繞流型空化噴嘴、自激振蕩式空化噴嘴和角形空化噴嘴。另外，在淹沒條件下高壓水射流極易形成空化射流。目前空化水射流主要應(yīng)用于淹沒環(huán)境，非淹沒環(huán)境的應(yīng)用尚處開發(fā)探索階段。為營造淹沒環(huán)境，提高水射流空化率，進(jìn)而提高除銹效率，研發(fā)了人工淹沒水射流技術(shù)。Conn 等［36］提出了人工淹沒的設(shè)計(jì)方案，即采用伴隨低壓射流的方法，高速射流與低速射流形成剪切力誘發(fā)空化發(fā)生，空化效果十分明顯( 見圖 2) 。張明松等［37］設(shè)計(jì)了一種空化噴嘴，利用有限元分析軟件和試驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的空化噴嘴進(jìn)行流體場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)空化噴嘴比普通噴嘴的清洗能力大很多。康燦等［38］研究了非淹沒式中心體空化噴嘴的結(jié)構(gòu)對(duì)清洗效率的影響，發(fā)現(xiàn)中心體的相對(duì)直徑越大，清洗效率越高。王萍輝等［39］等在理論分析自激振動(dòng)空化噴嘴的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了不同尺寸組合的風(fēng)琴管空化噴嘴，通過對(duì)射流噴射時(shí)噴嘴及射靶振動(dòng)信號(hào)的比較分析，發(fā)現(xiàn)了風(fēng)琴管空化噴嘴的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)( 噴嘴直徑、諧振腔長) 對(duì)噴嘴產(chǎn)生自激振動(dòng)空化效果的影響規(guī)律，從而為自激振動(dòng)空化噴嘴的優(yōu)化提供了有效辦法，提高了噴嘴的空化效率。
空化水射流應(yīng)用于除銹方面的效果明顯優(yōu)于普通水射流［40］。廖振方等［41］利用空化射流清洗船舶與普通水射流相比較，其清洗效率和質(zhì)量均表現(xiàn)十分優(yōu)異，而且單位面積 的 功 率 損 耗 僅 為 噴 丸 的 1 /15。丁 宇等［18］等通過對(duì)比純水高壓水射流除銹與空化水射流除銹發(fā)現(xiàn)，在相同除銹質(zhì)量下，空化水射流的工作壓力要低于純水高壓水射流，且除銹速率比常規(guī)方法高，而成本要降低很多。李趙杰等［42］通過試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法對(duì)空化水射流除銹技術(shù)進(jìn)行了研究，將空化水射流與普通純水射流的沖蝕效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，通過改變空化參數(shù)( 靶距、壓力、入射角等) 實(shí)現(xiàn)了最佳空化效果，試驗(yàn)結(jié)果表明空化水射流比普通純水射流的除銹效果好。空化水射流作為一種新型水射流，目前大多應(yīng)用于水下淹沒環(huán)境，在大氣環(huán)境中的除銹應(yīng)用尚處于開發(fā)階段，但隨著人工淹沒等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，空化水射流除銹的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。
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