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第1章 空化流的主要特征 1

1.1 物理现象 1

1.1.1 空化的定义 1

1.1.2 汽化压力 1

1.1.3 蒸汽空泡的主要形式 3

1.2 真实液体流动中的空化 4

1.2.1 空化状态 4

1.2.2 利于空化形成的典型工况 4

1.2.3 空化对水力学的主要影响 5

1.3 空化流动的特点 5

1.3.1 压力和压力梯度 5

1.3.2 液-汽界面 7

1.3.3 空化的热效应 7

1.3.4 一些典型的数量级 8

1.4 无因次参数 8

1.4.1 空化数σv 8

1.4.2 起始空化数σvi 9

1.4.3 相关压力下空化数σc 10

1.5 研究空化的历史 10

参考文献 11

第2章 气核和空化 12

2.1 引言 12

2.1.1 液体的张力 12

2.1.2 空化核 12

2.2 核的平衡 13

2.2.1 平衡条件 13

2.2.2 核的稳定性与临界压力 15

2.2.3 低压区内核的发展 16

2.3 热扩散和物质扩散 17

2.3.1 气体含量的热性能 17

2.3.2 气体扩散和核稳定性 19

2.4 气核群 23

2.4.1 测量方法 23

2.4.2 泡空化起始的条件 25

参考文献 26

第3章 球泡动力学 28

3.1 基本方程 28

3.1.1 引言 28

3.1.2 假设 28

3.1.3 边界条件和初始条件 28

3.1.4 瑞利-普莱斯特方程 29

3.1.5 用能量守衡解释瑞利-普莱斯特方程 30

3.2 蒸汽泡的溃灭 30

3.2.1 假设 30

3.2.2 界面速度 31

3.2.3 压力场 32

3.2.4 表面张力的影响 33

3.3 气核的爆炸 34

3.3.1 界面速度 34

3.3.2 平衡状态（p∞=p∞0） 35

3.3.3 核增长情况（p∞＜p∞0） 35

3.3.4 动态临界值 37

3.3.5 两种特殊情况的评述 37

3.4 黏性的影响 38

3.4.1 泡的线性振荡 38

3.4.2 黏性对泡爆炸和溃灭的影响 38

3.5 泡的非线性振荡 39

3.6 相似分析 39

3.6.1 瑞利-普莱斯特方程的无因次形式 39

3.6.2 瑞利-普莱斯特方程的特征时间尺度 40

3.6.3 瑞利-普莱斯特方程的定性讨论 41

3.6.4 翼附近瞬态泡的情况 42

3.7 球界面的稳定性 43

参考文献 45

第4章 不对称环境中的气泡 47

4.1 引言 47

4.2 球泡在静止液体中的运动 47

4.2.1 一个固体球在静止液体中的移动 47

4.2.2 同时伴有体积变化的球的运动 48

4.2.3 应用于泡的运动 49

4.3 非球泡的演变 50

4.3.1 普莱斯特-查普曼数值模拟的原理 50

4.3.2 一些通用结果 50

4.3.3 布莱克分析方法 52

4.4 球泡的轨迹 56

参考文献 59

附录（泡动量微分的推导） 61

第5章 对泡物理学的深化理解 64

5.1 可压缩的影响 64

5.1.1 泰特状态方程 64

5.1.2 基本方程 65

5.1.3 准声速解 66

5.1.4 吉尔摩方法 67

5.2 气泡噪声 68

5.2.1 基本方程 68

5.2.2 气泡的弱振荡 70

5.2.3 溃灭气泡的噪声 70

5.3 热效应 71

5.3.1 热迟后 71

5.3.2 布伦南分析 73

5.4 典型的数值解 76

参考文献 78

附录 考虑液体可压缩性的瑞利-普莱斯特方程 79

第6章 超空泡 81

6.1 超空泡现象的概述 81

6.1.1 空泡压力 81

6.1.2 空泡分离 82

6.1.3 空泡闭合 84

6.1.4 空泡长度 85

6.2 用稳定的势流理论模拟超空泡流动 88

6.2.1 主要参数 88

6.2.2 方程和边界条件 89

6.2.3 空泡闭合模型 90

6.2.4 数值计算概况 91

6.3 典型结果 92

6.3.1 无穷流场中平板后面的无穷长空泡（σ=0） 92

6.3.2 无穷流场中对称体后的有限空泡 93

6.3.3 无穷流场中圆弧后的有限空泡 94

6.3.4 升力和阻力系数随空化数的变化 95

6.3.5 浸没深度对CL（α）曲线斜率的影响 96

6.4 轴对称空泡 97

6.4.1 稳定超空泡的加拉贝迪安近似解 97

6.4.2 动量守衡与阻力 97

6.4.3 稳定超空泡的近似解析解 99

6.4.4 不稳定的轴对称超空泡流 101

6.5 特殊问题 104

6.5.1 不稳定的二维超空泡 104

6.5.2 可压缩性对超空泡流的影响 105

参考文献 105

附录（分离点的奇异性） 108

第7章 局部空泡 110

7.1 二维水翼上的局部空泡 110

7.1.1 局部空泡的主要类型 110

7.1.2 空泡闭合 112

7.1.3 空泡长度 112

7.1.4 由于闭合线的倾斜导致的三维效应 113

7.1.5 二维水翼上的多处脱落 115

7.2 内流中的局部空泡 115

7.3 云空泡的不稳定性 117

7.3.1 云空泡不稳定性的条件 117

7.3.2 总体性能 118

7.3.3 振荡频率 119

7.3.4 射流厚度 120

7.4 局部空泡的尾流 121

7.4.1 平均压力分布 121

7.4.2 蒸汽泡的产生 122

7.4.3 压力脉动 122

7.4.4 空泡闭合处的壁面压力脉冲 123

7.4.5 脉冲谱的相似模拟 124

7.4.6 局部空泡辐射噪声的主要特征 126

7.5 局部空化的热效应 126

7.5.1 斯捷潘诺夫B因子 127

7.5.2 卷吸法 128

7.6 系统稳定性 131

7.7 局部空泡流模拟 133

参考文献 134

附录 在有相变的液／汽混合物中的声速 137

第8章 二维水翼上的气泡和空泡 139

8.1 附着空化 139

8.1.1 圆柱上空化的初生 139

8.1.2 二维水翼上的空泡类型 141

8.1.3 细长水翼上边界层特征 142

8.1.4 层流分离和空泡分离之间的联系 144

8.2 游移泡空化 147

8.2.1 水质和输送气核的影响 147

8.2.2 泡空化发展的相似律 149

8.2.3 饱和 150

8.3 泡与空泡间的相互作用 152

8.3.1 迅猛增长的泡对空泡的影响 152

8.3.2 附着空化和游移空化之间过渡的临界核浓度 153

8.3.3 空化类型的预测 154

8.4 粗糙度和空泡初生 155

参考文献 156

第9章 通气超空泡 158

9.1 二维通气空泡 158

9.1.1 通气水翼 158

9.1.2 主要参数 159

9.1.3 空泡长度 161

9.1.4 通气流量和空泡压力 162

9.1.5 脉动状态 165

9.1.6 脉动频率 167

9.1.7 通气空泡脉动的机理 168

9.2 轴对称通气超空泡 170

9.2.1 通气空泡的不同状态 170

9.2.2 环形涡泄气模式 171

9.2.3 重力对空泡的影响 171

9.2.4 双涡管泄气模式 172

9.3 通气空泡脉动分析 174

9.3.1 基本方程 175

9.3.2 压力脉动方程 177

9.3.3 与试验的比较 178

参考文献 179

第10章 涡空化 181

10.1 理论结果 181

10.1.1 涡的基础理论 181

10.1.2 空化对旋转流动的主要影响 182

10.1.3 轴对称空化涡 183

10.1.4 环形空化涡 184

10.2 无空化梢涡 187

10.2.1 梢涡的形式 187

10.2.2 黏性流体中涡的模型 187

10.2.3 梢涡结构 188

10.3 梢涡中的空化 192

10.3.1 空化初生的相似律 192

10.3.2 空化数与升力系数的关系 193

10.3.3 气核含量的影响 195

10.3.4 约束的影响 196

参考文献 197

第11章 剪切空化 199

11.1 射流空化 199

11.1.1 气核含量与流速的影响 200

11.1.2 射流空化的统计分析 202

11.2 尾流空化 203

11.2.1 圆盘尾流中的初生空化 203

11.2.2 尾流空化初生的模拟 204

11.2.3 二维楔尾流中的空化 206

参考文献 211

第12章 空化剥蚀 213

12.1 经验方法 213

12.2 一些总体结论 214

12.2.1 流速的影响 214

12.2.2 质量损失的时间历程 214

12.2.3 其他说明 215

12.3 聚能的基本水动力学机理 216

12.3.1 球形气泡溃灭的回弹 216

12.3.2 微射流 216

12.3.3 聚能溃灭 216

12.3.4 空化涡的影响 217

12.4 空化流的侵蚀 217

12.4.1 单个溃灭泡的侵蚀 218

12.4.2 撞痕试验 219

12.4.3 力的测量 220

12.4.4 流动侵蚀的相似律 222

12.4.5 撞痕率在高速时的渐近特性 224

12.5 材料的响应 225

12.5.1 液体流动和固壁间的相互作用 225

12.5.2 空化剥蚀和应变率 226

12.5.3 体积损失与撞击能量的相关性 227

12.5.4 质量损失的预报模型 227

参考文献 231

人名翻译表 233

地名翻译表 242

字符表 243