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808 2018 年 9 月

ܦ-ืᏹՌቇӑ
0.035
ܦቇӑ
0.15 0.030
ඵҧቇӑ
0.025
ࣨϙ 0.020
൓ៈᮠf 0 /2 0.015
0.10 0.010
۳ᮠf 0 0.005
ࣨϙ 0.000
4 6 8 10 12 14
0.05 ᮠဋ/kHz
ᡔៈᮠ3f 0 /2
ៈᮠ2f 0
0.00
0 10 20 30 40 50 60
ᮠဋ/kHz
图 5 对空间平均空化状态变量 q V 进行 FFT 得到的频谱
Fig. 5 FFT amplitude spectrum of the time series of the volume-averaging cavitation
state variable q V from the synchronous high-speed photograph

0 0.8 0 0.8 0 0.8
0.6 0.6 0.6
5 5
y/mm 0.4 y/mm 0.4 y/mm 5 0.4
10 10 10
0.2 0.2 0.2
0 0 0
0 5 10 0 5 10 0 5 10
x/mm x/mm x/mm
(a) ඵҧቇӑ (b) ܦ-ืᏹՌቇӑ (c) ܦቇӑ
图 6 空化云快照 (第一行) 及空化强度分布 (第二行)
Fig. 6 Cavitation cloud snapshot (the first row) and cavitation intensity distribution (the second row)

0.600 MPa时的声 -流耦合空化；图6(c)对应的是孔 5 结论
板入口压力为0 MPa、换能器电功率为50.0 W时的
单独声空化。图6第二行中每一张图是由7000张原 本文利用搭建的高速摄影和空化噪声同步观
始照片计算得到，拍照时帧频率为 20000 帧/s。图 测的声 -流耦合空化实验平台，观察分析了声 -流耦
片的像素尺寸为 512×512，标尺是 0.028 mm/pixel。 合场中空化云的演化规律及相应的空化噪声特征。
比较三幅图可以发现，声-流耦合空化相比单独声空 通过观察发现，声-流耦合场中的空化云分布范围显
化和单独水力空化强度和范围显著提升。此外，还 著超过单独声空化和单独水力空化的，膨胀收缩也
能发现，喷口壁面及 PVDF水听器壁面附近空化相 比单独声空化和单独水力空化的剧烈。空化噪声谱
比其他区域强。这也印证了水听器的存在的确对空 中声 -流耦合空化的次谐频及宽频带幅值高于单独
化场分布有较大影响，进而影响到通过噪声谱来评 声空化和单独水力空化的。这些迹象表明声 -流耦
估空化强度的准确性。 合空化相比单独声空化和单独水力空化有所加强。