Fluent空化水洞动力与流速控制系统设计(5)

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工作段宽（m） 0.06 N 0.24 N N 0.3

工作段高（m） N 0.4 0.34 N N 0.3

工作段功率（kw） 476.9 367.0 29.9 50 60 N

电机功率（kw） 150.0 125.0 30 0.5 0.6 N

功率比 3.18 2.94 0.70 2.1 2.4 N

收缩比 6.3 9.0 N N N N

工作段面积（m2） 0.283 0.126 1.082 100 200 N

最大速度（m/s） 15.0 18.0 8.0 N N 9.0

1.2 空化现象的论述

1.2.1 空化现象及其影响因素

流体力学通常把流体当做均质连续介质来研究。空化是在液体中产生的一种现象，是液体从液相变成汽相的相变过程。从能量守恒的伯诺里（Bernoulli）方程[1][2]

（1.2.1）

式中 ——液体比重，N/m3；

g¬¬——重力加速度，m/s3；

V——绝对速度，m/s；

P——压力，N/m2；

z——位置高度，m。

出发，当液体温度不变时，在运动的流体中，增加流体质点的速度或抬高其位置（减小水下深度），压力随之降低。对水来说，压力降低到接近水在该温度的蒸汽压强PV时，水蒸气通过水中气核的界面进入气核，原存于水中微不可见的气核迅速膨胀、发展，形成肉眼能够看见的空泡，这种在液体内部因汽化而形成的空泡或空腔称为液体的空化现象。液体的初生空化是水中气核失去稳定的临界点。空化的结果使得流动介质的连续性遭到破坏。此时在液体中的某些部位出现充满蒸汽的空穴腔即蒸汽空穴。当蒸汽空穴随着水流进入高压区，空穴内的蒸汽顿时凝结，空泡溃灭，随着产生高压、高温、放电及发光现象，此即液体空穴现象的全过程。当液体所受的压力不变，而它的温度逐渐增高，则产生沸腾现象。从热力学观点来看，空化与沸腾的物理现象是相同的，但从受力作用看，两者则有区别。前者取决于空泡外部的压力降低，后者则由于空泡内部压力的升高。从而，空化的发生条件一般可简单地归结为