估计通过阀或喷嘴的流是否空化

我的理解是，当静压下降到蒸气压以下时，即使是间歇地，也会在液流中产生气蚀现象。因此，即使时间平均静压力（您可以测量的）高于蒸汽压力，由于湍流或其他不稳定因素引起的压力波动也可能足够大，从而导致局部气蚀。因此，将时间平均静压与蒸气压进行比较是不够的。您需要添加一些额外的缓冲垫来应对压力波动。（这是我的解释，没有对此深入了解。）

因此，在各种书籍，网站和期刊文章中，我已经看到了两种不同类型的无量纲数字，它们用于估计通过阀或喷嘴的流动是空化的。它们通常称为空化指数或空化数。它们采用以下两种形式之一：

$$\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{p_\text{in} - p_\text{out}}$$

要么

$$\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{\tfrac{1}{2} \rho V^2}$$

其中是入口压力，p out是出口压力，p vapor是蒸气压力，ρ是液体密度，V是流体的某些特征速度（例如，在喷嘴情况下，是出口处的速度） ）。此数字的某些形式是上述数字的倒置，但没有什么不同。$p_\text{in}$$p_\text{out}$$p_\text{vapor}$$\rho$$V$

这些参数有什么区别？基于节能，可以将压降与流量相关联，但通常会添加经验系数以解决不理想的问题。还有其他我想念的东西吗？

一种形式优于另一种形式吗？最好的判断是要使用一种还是另一种取决于您拥有的数据类型（因此，对于通过涡轮叶片的流动，最好使用速度形式），但是即使对于喷嘴，我也见过。

在哪里可以获取准确的数据来根据这些数字预测气蚀？我尝试过使用各种期刊文章中有关雾化器喷嘴的一些数据，但通常它们使用不同形式的空化数。一些数据表明通过喷嘴的流量会在我想要的压力下发生空化，但是类似喷嘴的其他数据表明不会。我不确定不一致的根源是什么。我的理解可能是错误的，空化数模型可能过于简单，数据可能不准确，等等。

两个方程之间的差异

$V$$V_{in}$$p_{in}$

一种形式优于另一种形式吗？

在我多年的汽蚀研究经验中，我们几乎总是使用您提到的后一个方程式（尽管我主要从事水翼和推进系统的研究）。原因是与使用侵入性方法相比，使用激光多普勒测速仪（LDV）可以获得更准确的非侵入性速度测量值。

在哪里可以获取准确的数据来根据这些数字预测气蚀？

由于湍流强度和空气核含量等因素的差异，很难用实验数据来预测空化数，而这些差异实际上很难与受控实验室方法相匹配。传统上，在我的圈子中，这是通过在设计上运行一些CFD分析代码来完成的。这里有两种不同的方法：（1）使用RANS或LES技术计算平均流量，以及（2）使用气泡动力学代码对空气核建模，但需要流场（来自实验方法或来自来自CFD模型）。如果使用典型的RANS CFD模型来计算流场，则应为您提供与空化数非常相似的压力系数：

$$C_P = \frac{P-P_\infty}{\frac{1}{2}V^2}$$

如果在喷嘴上进行CFD计算，则应该找到最小压力的位置，这就是应该发生气穴的位置。您可以从该压力系数推断出空化数为：

$$\sigma = -C_P^{min}$$

$C_P^{min}$

如果您想获得一个更准确的数字，则需要考虑到空化开始需要同时发生三件事：（1）低于水蒸气压的局部压力区域；（2）空气核空气核进入低压区域，并且（3）空气核必须处于低压状态足够长的时间，以使其基本上迅速生长，变得不稳定并因此崩溃。人们能够通过使用拉格朗日方法来更准确地估计这一点，该方法模拟了通过欧拉CFD数据集发送空气核的过程。Dynaflow-inc.com的人员是该领域的一些真正专家。我建议您看一下这篇论文：

Chahine，GL“核对空化开始和噪声的影响”，第25届海军流体动力学专题讨论会，加拿大圣约翰，2004年8月8日至13日。PDF此处

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