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柴油噴嘴內(nèi)部的空化現(xiàn)象

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空化現(xiàn)象的形成機(jī)理所謂空化，就是在溫度基本保持不變的條件下液體中局部壓力低于某一臨界柴油螺旋噴嘴中的不穩(wěn)定空化過(guò)程及其影響射流霧化的機(jī)理研究壓力(工程上一般認(rèn)為是相應(yīng)溫度下該液體的飽和蒸汽壓)而引起的氣核(或稱為微氣泡)爆發(fā)性生長(zhǎng)及潰滅的現(xiàn)象。其實(shí)質(zhì)是液體介質(zhì)局部的液/氣相變過(guò)程。

空化對(duì)應(yīng)的相變路徑可以在用壓力與比容繪制的液/氣相變過(guò)程上直觀地表示出來(lái)，低壓場(chǎng)的作用與氣核(微氣泡)的存在是液體中形成空化的兩個(gè)必要條件。

其中，氣核(微氣泡)的存在與實(shí)際液體自身的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，成核過(guò)程往往基于核化理論來(lái)解釋，噴嘴氣體包括均態(tài)核化(homogeneous nucleation)與非均態(tài)核化(heterogeneous nucleation)。均態(tài)核化是借助于液體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)所形成的微觀空隙而成核的過(guò)程。非均態(tài)核化則是借助于表面、界面效應(yīng)，雜質(zhì)等因素而成核的過(guò)程。在大部分的空化流中，氣核或微氣泡的形成主要對(duì)應(yīng)的是非均態(tài)核化過(guò)程。

對(duì)于液體中的氣核，可將其假設(shè)成懸浮于液體中的球狀泡，則受力的平衡關(guān)系為，P = PB-2S/R，其中PB和R分別為氣核內(nèi)的壓力及氣核半徑，S為表面張力系數(shù)，P為氣核外液體的壓力?？梢钥闯?，為了使氣核發(fā)展成氣泡就必須破壞上述的平衡關(guān)系，即氣核外液體的壓力應(yīng)遠(yuǎn)低于氣核內(nèi)的壓力，這也是液體中必須有低壓場(chǎng)的存在才能形成空化的原因。