为了深入了解绕水翼空化流动机理,利用数字式粒子图像测速（DPIV）系统,并辅以高速摄像机,对绕水翼流动进行了观测.观测结果表明：空化的发展对整个流场的涡量变化起决定作用.无论在空化还是无空化流场中,涡量主要集中在自水翼前后缘开始的剪切层所在区域,并形成涡带,且上下涡旋向相反;随着空化数的降低,空化区域的流场混合得更为均匀,从而使涡量的峰值逐渐减小;上下涡带逐渐靠拢,并向后延伸、拉直,同时下涡带的起始位置向后推移.

采用数值模拟方法研究液压滑阀内的高压空化流动特性,分析了进口压力的改变对液压滑阀内的高压空化流动特性的影响。结果表明:在高压入口条件下,液压滑阀节流槽区域内及其出口处存在多个空化区域。随着进口压力的增加,液压滑阀内的空化流场会从稳态向非稳态转变;当液压滑阀内的空化流场处于非稳态时,其空化流动结构的变化具有明显的周期性,可明显区分出空化初生、发展和衰退阶段。进口压力越高,节流槽出口处的空化区域和强度越高,空化流动周期性变化的时间越短,且会出现云空化脱落现象。

采用DES湍流模型对791翼型在2°攻角及雷诺数为2.1×105的来流条件下,空化初生以及片状空化阶段三维非定常流动的结构进行了数值模拟,初步揭示了其流动特征。在空化初生阶段,空化初生的起始位置位于翼型最大厚度处,且展向外缘处的小空泡脱落呈周期性变化。片状空化空穴U型结构演变阶段,其空穴长度演变呈现出回缩-生长-回缩的明显特征。片状空化空泡脱落时,在指向翼型前缘发展的回射流和指向翼型展向中间截面的侧向射流相互耦合下,U型结构的两侧中部部分空泡开始脱离主体,向中间截面流动。U型结构两侧上的回射流是导致U型空穴回缩的主要原因。

为了研究大压差、高速瞬变流条件下液压阀口油介质的空气型空化现象与水介质空化存在的差异,明确液压阀口空气型空化流动的形态及周期性行为,建立了可进侧光的可视化实验模型。实验模型将非全周开口V型节流槽阀口结构放大2.8倍,并采用研合面密封,使得实验模型承压能力可达到4.5MPa。通过对高速摄像机获取的实验图像进行灰度化处理,并依据本生溶解度、饱和蒸气压及斯特劳哈尔数研究了不同压差条件下油介质空化流动的周期特性。实验研究表明:当压差在2.0MPa以上时,油液流经V型阀口后会同时存在清晰的附着空化、云状空化和雾状空化;当压差在2.0~3.0MPa时,空化流的演化由空气的析出机制主导,空泡的惯性与流动的周期随压差增大而增长的规律与水空化流动相似;压差增大至3.5~4.5MPa时,气体膨胀机制对空化流的演化起重要作用,附着空化的周期基本不

基于两相空化流动的控制方程和湍流模型对节流阀在小开度下的流场特征及空化流动进行数值分析。结果表明：流体在流经节流口时流速急剧增加压力迅速降低至液体的饱和蒸汽压以下形成空化。当节流阀出入口压差增大时出口边界流速明显提高出口两侧的流速差异更加明显且在低速流一侧形成涡流。并且出入口压力差的增加、阀门开度的减小会导致空化区域扩大强度增加。研究成果可为节流阀的后续优化设计和操作提供理论依据。

采用高温高压液控阀的实际操作条件和介质的物性参数，基于两相空化流动的控制方程和RNGk-ε湍流模型，对液控阀的空化和空蚀特性进行数值分析。结果表明：流体在流经阅座和阀芯之间的间隙时，流速急剧增加，压力迅速降低至液体的饱和蒸汽压以下，形成空化。由于阀芯出口处的突扩结构，流速急剧降低，产生分离现象，从而在下游出现回流区，回流区域会形成空化带。并且，当操作温度升高和入口压力增加均会导致空化的区域增大、强度增加。数值模拟结果与阀芯的实际失效形貌基本吻合，证明该方法可成功应用于阀门的空化和空蚀预测。

电磁卸荷阀是乳化液泵站压力控制和过载保护的关键元件但在实际使用约1500h后其主阀套四个出口之间的钢制内壁面几乎被气蚀蚀穿。该文运用AMESim和Fluent对乳化液泵站电磁卸荷阀内部的空化流动进行联合仿真由AMESim仿真阀口开度随时间的变化规律;使用Fluent的Zwart空化模型对阀套的气蚀破坏现象进行研究。研究表明电磁卸荷阀阀口开度越小阀口后部低压区面积越大空化越严重;空化流冲击阀套出口间的壁面气泡迅速溃灭并对内壁材料造成气蚀破坏;主阀频繁开启使气蚀呈脉冲式间歇式地犁沟阀套内壁导致阀套出现裂隙。最后提出了阀腔流域设计的改进办法。