多相流与组分输运

空化模型、汽蚀判据与结果判读

介绍饱和蒸气压、空化数和基于质量传递的空化模型，说明成核体积分数、湍流压力脉动、时间步与汽蚀风险验证的局限。

林工程师14 分钟更新于 2026/8/5

空化汽蚀蒸气压空化数相变专题

空化发生于局部压力接近液体饱和蒸气压时，但气泡形成和塌陷还受成核、溶解气体、湍流和非定常压力影响。常用模型只能近似这些过程。

1. 基本尺度

σ = (p_ref - pv) / (0.5 ρ U²)

空化数 σ 依赖参考压力、蒸气压、速度和密度定义。蒸气压必须对应局部或指定温度，并使用绝对压力。

常见模型用简化气泡动力学建立蒸发与凝结源项，需要气泡半径、成核体积分数或经验系数。参数往往是主要不确定度，应按实验或公开基准校准，而不是默认接受。

空化与压力速度强耦合，通常需要瞬态计算、小时间步和细化低压区、剪切层及尾迹。过度数值耗散会抑制蒸气云脱落，粗网格也会改变最低压力。

蒸气体积分数显示气相分布，不等于材料损伤。汽蚀风险还与塌陷位置、压力脉冲、持续时间和材料有关。工程上可比较蒸气云长度、频率、压力谱和实验侵蚀区域。

先匹配无空化扬程或压力分布，再比较不同空化数下的性能下降、蒸气区域和非定常频率。报告蒸气压、模型常数、网格、时间步和压力基准。