聚焦加热增强空化过程机理的理论与实验研究

超高速鱼雷空化流动机理的研究,具有重要的科学意义。在一定温度下,当压力低于饱和压力时,水就会发生汽化,产生空泡。空化流场中,不可压液体与可压气体并存；汽泡壁附近密度变化巨大,流场不连续；空化的本质是相变,相变是一个强吸热过程,因此,空化流动本质上是一个复杂的热物理过程,是一个有待深入研究的前沿基础理论问题。本项目将利用课题组新近提出的可进行空化流场计算的新方法(该方法采用预处理技术,以压力、速度与焓为原始变量,用能量方程取代空化模型),采用带有热传导的边界条件,研究能量传递与转换在空化过程中的作用；研究不同聚焦加热条件下,加热增强与稳定空化流场的机理；并在空泡水洞中,利用红外聚焦加热技术加热水中模型体头部,提高模型体头部温度及其表面附近水的饱和压力,使空化更容易发生与保持，验证数值模拟结果的可靠性,为水下超高速武器的研制提供基础理论依据,并有助于空化水动力学及两相流体力学的进一步发展。

在一定温度下,当压力低于饱和压力时,水就会发生汽化,产生空泡。空化流场中,不可压液体与可压气体并存；汽泡壁附近密度变化巨大,流场不连续；空化的本质是相变,相变是一个强吸热过程,因此,空化流动本质上是一个复杂的热物理过程,是一个有待深入研究的前沿基础理论问题。.本项目利用课题组提出的可进行空化流场计算的新方法(该方法采用预处理技术,以压力、速度与焓为原始变量,用能量方程取代空化模型)及商用软件,采用带有热传导的边界条件,研究了加热边界在空化过程中的作用；并在空泡水洞中,利用电磁加热技术加热水中模型体头部,提高模型体头部温度,使空化更容易发生与保持，验证了加热致空化的设想,为水下超高速武器的研制提供基础理论依据,并有助于空化水动力学及两相流体力学的进一步发展。研究还发现表面粗糙度对空泡的生成有很大影响，这是研究过程中发现的一个新机制，具有一定的科学价值。