对流场中空化现象进行数值模拟时,需要捕捉空泡生成发展到溃灭的过程以及该过程在流场中发生的位置。以阻尼孔淹没水射流为研究对象进行数值模拟时,考虑到水和水蒸气相变过程中两相具有压缩性,选择使用多相流混合模型并加入带有压缩性的正压方程进行描述。湍流模型选择kOmegaSST模型,对近壁面逆压梯度预测更准确,便于捕捉附着型空化现象。方程求解方法采用PIMPLE算法,在求解过程中每一个时间步内的变量根据情况采用不同的离散方法以达到稳定求解。数值模拟结果表明该方法可以捕捉到喉管处由于速度突变引起压力变化产生的附着空化,同时可以很好捕捉到喷嘴处与下游空泡的产生发展和溃灭过程。

在自吸状态下,转速对液压泵吸油口处压力值有较大影响,吸油口处压力值的限定范围制约了液压泵转速的提升空间。为研究不同吸入口压力对轴向柱塞泵的影响情况,建立了斜盘式轴向柱塞泵流体域模型,分析得出在不同入口压力条件下泵的空化等情况。针对斜盘式轴向柱塞泵在低吸入口压力条件下使用所出现的空化等问题,提出一种采用离心泵为轴向柱塞泵进行吸油口压力补偿的集成式结构,根据使用需求设计离心泵叶轮及蜗壳,并将蜗壳集成于柱塞泵后盖。建立离心泵整体结构仿真模型,分析不同入口压力条件下离心泵出口的流动状态。最后结合试验数据得出,离心泵提高了轴向柱塞泵的吸入口压力,减少了泵内空化现象发生,进一步提高了轴向柱塞泵的使用转速。

喷嘴挡板伺服阀广泛应用于航空航天、工程机械、深海装备以及机器人等领域的液压伺服系统中。然而,伺服阀内流场的空化特性常常会导致流场压力脉动、高频啸叫以及气蚀损坏等问题,严重影响伺服阀的工作性能。通过采用正方形射流来改变伺服阀前置级流场的流动结构,进而改善伺服阀的空化特性。相比于传统圆形喷嘴情况,当正方形喷嘴边长与阀腔底面平行时,空化现象愈加严重;而当正方形喷嘴边长与阀腔底面成45°夹角时,空化现象得到了明显的改善。

针对柱塞泵在运转过程中容易产生空化现象,建立了液压油黏度计算方程。方程在考虑黏温特性的前提下进一步增加了气液耦合作用的影响。根据柱塞泵结构特点,建立了柱塞泵内部流体域仿真模型,并通过压力特性试验验证了模型结果的准确性。最后探究了三角槽宽度角和深度角结构参数对柱塞泵空化特性的影响。结果表明,仿真与试验在出口压力均值上的对比误差小于4%,仿真模型可以较好地模拟柱塞泵工作实况;考虑气液耦合作用的黏度模型在配流盘内、外死点处均存在黏度下降;三角槽宽度角和深度角的增加均导致气体体积分数下降,有利于抑制空化现象,且内死点空化现象较外死点更加严重。

为了研究水泵水轮机空化对驼峰特性的影响,采用SST k-ω湍流模型和Z-wart空化模型对全流道进行了三维定常数值模拟计算,并分析了不同工况点下尾水管在驼峰区域的水力性能和内部流动状态。研究结果表明,不同工况点下,流量大小会改变尾水管区域液流的流动方向,从而产生偏心涡带使尾水管区域出现不稳定性,造成机组振动和噪声;单相计算结果比空化计算结果更早受到剪切流的影响。来流与壁面射流相互作用产生漩涡,出现回流现象。在速度梯度变化方面,空化计算结果的速度值要比单相的值高,能量损失有所增加。

为了探讨超声波强化冰晶二次成核的机理,利用自行研制的超声波冷却实验台,研究了超声波对未脱气蔗糖稀溶液和脱气蔗糖稀溶液中树枝状冰晶体的影响。实验结果表明：未脱气蔗糖稀溶液中的树枝状冰晶体受超声波辐射2s后已发生分裂,而脱气溶液中的树枝状冰晶体受功率相同的超声波辐射6s后却仍未分裂。说明超声场中冰晶发生分裂的主要原因是空化效应,而不是超声波在溶液中传播所引起的声压。

采用热探针法测量了探头式超声设备在纯水中的一维和二维声场强度分布，探究超声强化化工过程的机理．声场强度随着轴向和径向距离的增加而衰减，并满足声场的衰减方程．由于器壁的反射，在轴向和径向产生了驻波．通过构建二维声场强度分布图，考察了超声频率、超声电功率对声场强度分布的影响，并观测了超声探头下方形成的气泡云．结果表明，不同频率下，40kHz下的声场强度高于30kHz；同一频率下，超声电功率对声场强度的影响较小，探头下方气泡云的屏蔽作用是电功率影响较小的原因．

本文结合电解锰行业目前的状况,研发了一种针对电解锰阴极板的超声波清洗机。分析了超声波清洗的工作原理,并利用ANSYS有限元分析软件对不同频率下的超声波做了声场压力分布分析,有效的指导了超声波清洗机研发过程当中的频率选择问题。

采用恒定的超声功率、频率和施振深度，在不同温度区问对铝熔体施加超声振动，探讨功率超声对工业纯铝熔体形核、晶体成长的影响及其作用机制。结果表明，经超声处理的铸锭，凝固组织显著细化，晶粒尺寸为77～405μm，平均抗拉强度纵向提高22．3％，横向提高20．5％，平均屈服强度纵向提高18．4％，横向提高17．5％，平均伸长率纵向提高30．7％，横向降低18．4％。超声空化效应对产生大量晶核、形成等轴晶组织起决定性作用。声流效应能阻止晶体长大、促进晶粒均匀分布、细化组织，但对晶核生成影响较小。当增大施振温度区间时，空化效应得到了充分发挥，结合声流搅拌作用，凝固组织细化程度提高。根据铸锭凝固组织，研究了功率超声的作用区域，发现选择合理的施振温度有利于工业纯铝的超声铸造。

本文重点讨论水为介质的空蚀空化现象、空蚀空化现象的形成机理、影响因素以及空蚀空化现象在液压系统中的危害和一般的减史措施。对于液压系统中存在的空蚀空化，可以由水和油作为介质以相似比来推得。