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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σv8

1.4.2 起始空化数σvi9

1.4.3 相关压力下空化数σc10

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