Page 54 - 《应用声学》2022年第4期

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图 4(g) 显示了空化泡溃灭末期压力场演化的过程， 固壁右侧表面形成圆形高压区，这是造成固壁损伤
空化泡右侧的高压使得泡壁表面出现轻微凹陷现 不可忽略的原因。
象，但是由于垂直于曲面固壁右侧的冲击压力没有 对曲面固壁半径 r = 0.3 mm，空化泡初始半
达到能够击穿泡壁左侧表面的大小，因此空化泡壁 径 R 0 = 0.2 mm，位置参数 λ = 1.4 的工况进行空
没有被完全穿透，而是维持此状态继续溃灭直至泡 化泡溃灭时的速度场演化分析，如图 5 所示，其中
壁表面完全消失，最后空化泡完全消失的压力场图 t = 6.89 µs 时刻空化泡完全溃灭。计算域中速度最
如图4(g) 所示。图4(h) 和图4(i) 为空化泡溃灭后一 高的位置用红色箭头表示，速度最低的位置用蓝色
段时间内的压力场分布图，通过观察可以发现曲面 箭头表示，箭头的方向即表示流场速度的方向。

p⊳↼10 Pa)
6
⊲
⊲
⊲
⊲
⊲
(a) t=0.1 µs (b) t=4 µs (c) t=6 µs
⊲
⊲
⊲
⊲

ρ⊳↼gScm -3 )
⊲
⊲
(d) t=6.2 µs (e) t=6.3 µs (f) t=6.4 µs ⊲
⊲
⊲
⊲
⊲
⊲
⊲
⊲
(g) t=6.89 µs (h) t=7.1 µs (i) t=8.5 µs
图 4 曲面固壁附近空化泡溃灭阶段压力场演化
Fig. 4 Pressure field evolution of cavitation bubble collapse near curved wall

观察图 5(a) 和图 5(b) 可以发现在空化泡溃灭 空化泡溃灭时会产生高温高压效应，其会带

初期，空化泡上下泡壁收缩的速度较快，而由于曲面 来空化泡周围温度的变化。图6 为空化泡溃灭过程
固壁的阻滞作用使得靠近曲面固壁一侧的空化泡 中温度场的演化情况，其中图 6(a)∼ 图 6(f) 为空化
壁收缩的速度较慢，空化泡右侧泡壁收缩速度明显 泡溃灭阶段温度场的演化过程，图6(g) 和图 6(h) 为
高于空化泡左侧收缩速度。图5(c)和图5(d)显示了 空化泡完全溃灭后一段时间温度场的演化图。初
空化泡溃灭末期流场速度的分布情况，图中指向曲 始时刻，曲面固壁半径 r = 0.3 mm，空化泡半径
面固壁的速度值较大，随着空化泡的溃灭，会产生对 R 0 = 0.2 mm，位置参数 λ = 1.4，空化泡内温度与
空化泡附近曲面固壁的射流冲击，对曲面固壁造成 泡外温度均为300 K。
损伤。图 5(e)和图 5(f) 为空化泡完全溃灭之后流场 从图 6(a)∼ 图 6(c) 中可以看出空化泡溃灭初
速度分布图，图中指向曲面固壁的速度仍然存在，然 期，泡内外温度差异较小，泡内温度上升缓慢。随着
而随着时间的推移，指向曲面固壁的速度值越来越 空化泡被压缩，泡内温度逐渐升高，泡内外温度差异
小，并且壁面附近的速度方向发生改变，沿着空化泡 逐渐增大，空化泡溃灭后期，泡内温度上升速度与
轴线处形成上下对称的涡流。 空化泡溃灭初期相比较快，如图6(d)到图6(f)所示。