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| 編輯推薦： |
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本书既是高年级本科生的专业课、研究生学位课的教材，也是一种需求量较大的学术专著。空化虽然只是水动力学的一个研究方向，但其实际应用极为广泛，涉及能源、船舶、交通、化工、生物、航空、航天等行业。*近5年来，与空化相关的研究话题成为很多学科的热点，无论是利用空化还是防止空化都与工程应用有紧密的相关性。随着我国相关研究的深入，亟需一本从基本概念、原理与方法、基本现象与应用事例的书籍来加深人们对物理现象的理解，同时能够指导人们的研究工作。因此，该书将是许多大专院校、科研院所与企业技术人员的必备技术参考书籍。
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| 內容簡介： |
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空化是水动力学中重要的研究方向。空化理论是高性能船舶、火箭发动机、大型水电机组等高端技术研发的基础。本书在详细介绍气核理论与空泡动力学原理的基础上，对实际工程中涉及的空化现象进行了系统地说明与解释。通过本书的学习，希望读者能深入理解液-汽（气）两相流、空化、空蚀等基本概念，基本掌握水动力学空化的典型模拟方法，了解绕水翼空化湍流演变规律与动力学特征，初步具备分析工程中各种复杂空化现象的能力。此外，本书也可以为船舶、水利、能源、环境等行业的科技工作者提供技术参考。
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| 關於作者： |
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罗先武，现任清华大学能源与动力工程系教授、流体机械及工程研究所所长，兼任中国电机工程学会水电设备专业委员会委员、中国水力发电工程学会小水电专业委员会委员、全国水机磨蚀研究中心理事等。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1空化的概念
1.1.1沸腾、汽化与空化
1.1.2空化的定义及内涵
1.1.3空蚀的定义
1.2空化研究的历史
1.2.1早期的空化研究
1.2.220世纪以来的空化研究
1.3空化的危害
1.3.1水力机械的性能下降
1.3.2流道壁面材料的剥蚀破坏
1.4空化的应用
1.4.1空化减阻
1.4.2空化在生物医疗领域的应用
1.4.3空化在其他领域的应用
参考文献
第2章空化数、空化核及空化类型
2.1空化数
2.1.1空化数的物理意义
2.1.2压力系数与空化数
2.1.3空化数的应用
2.1.4空化的尺度效应
2.2液体中的空化核
2.2.1空化核与空化
2.2.2空化核模型
2.2.3空化核谱
2.2.4空化核的尺度效应
2.3空化的分类
2.3.1空化的分类方法
2.3.2游移型空化
2.3.3固定型空化
2.3.4漩涡型空化
2.3.5振荡型空化
2.4空化的历程
2.4.1初生空化阶段
2.4.2空化发展阶段
2.4.3空化溃灭阶段
参考文献
第3章空泡动力学基础
3.1静力平衡的球形空泡
3.1.1静止液体中单空泡的平衡
3.1.2单空泡静力平衡时所受的压力
3.1.3空泡的等温变化
3.1.4空泡的绝热变化
3.1.5空泡按理想气体状态方程变化
3.2瑞利方程
3.2.1空泡运动的速度势函数
3.2.2空泡壁面处液体运动的拉格朗日积分式
3.2.3瑞利方程的变换形式
3.3纯汽泡的运动特性
3.3.1纯汽泡的泡壁运动方程
3.3.2纯汽泡的突然膨胀过程
3.3.3纯汽泡的突然压缩过程
3.4纯气泡的绝热膨胀与压缩
3.4.1纯气泡的一般运动方程
3.4.2纯气泡的绝热膨胀
3.4.3纯气泡的绝热压缩
3.5纯气泡的等温膨胀与压缩
3.5.1纯气泡运动的速度与加速度
3.5.2纯气泡的等温膨胀
3.5.3纯气泡的等温压缩
3.6复合空泡的运动特性
3.6.1复合空泡的绝热压缩
3.6.2复合空泡的等温压缩
3.7液体物性对空泡的影响
3.7.1液体的黏性
3.7.2液体的表面张力
3.7.3液体的可压缩性
3.8流场特性对空泡的影响
3.8.1变化的压力场
3.8.2压强梯度
参考文献
第4章初生空化
4.1概述
4.1.1空化的三要素
4.1.2初生空化数的理论值
4.1.3初生空化数的不确定性
4.2空化的尺度效应
4.2.1空化尺度效应的现象
4.2.2空化的模拟公式
4.3初生空化的主要影响因素
4.3.1壁面粗糙度
4.3.2壁面的浸润性
4.3.3含气量及空化核分布
4.3.4雷诺数
4.4其他因素对初生空化的影响
4.4.1聚合物
4.4.2固形物含量
4.5初生空化和空化发展对流场的影响
4.5.1水动力学性能
4.5.2空化诱发噪声
参考文献
第5章空化试验的设备和方法
5.1空化试验的类型和原则
5.1.1原型观测
5.1.2应用型试验
5.1.3基础型试验
5.2空化试验设备
5.2.1空化试验设备的功能
5.2.2专用空化试验设备
5.2.3通用空化试验设备
5.2.4通用空化水洞的主要性能及测试方法
5.3空化试验的主要内容
5.3.1空化起始观测
5.3.2空化宏观形态观测
5.3.3非定常空化观测
5.3.4来流空化核测量
5.3.5空化内部结构测量
5.3.6空化流场测量
参考文献
第6章绕水翼空化流动
6.1概述
6.1.1研究水翼空化的意义
6.1.2水翼的物理参数
6.2绕二维水翼的空化流动
6.2.1典型空化形态
6.2.2空化演化过程
6.2.3空化的演化规律
6.3绕三维水翼的空化流动
6.3.1绕三维水翼空化流动现象
6.3.2绕三维水翼空化流动机理
6.4水翼空化流场的演变特性
6.4.1空化对水翼尾流的影响
6.4.2空泡与漩涡的相互作用
6.4.3空化诱导的压力脉动
参考文献
第7章空蚀及其影响因素
7.1空蚀机理
7.1.1空泡的溃灭
7.1.2空泡溃灭时的冲击波
7.1.3空泡溃灭时的微射流
7.1.4机械作用理论
7.2空蚀强度
7.2.1空蚀的点坑
7.2.2空蚀强度的表示方法
7.3空蚀的影响因素
7.3.1液体的物理性质
7.3.2试验流速
7.3.3流道壁面的性质
7.3.4试验时间
7.3.5其他影响因素
7.4空蚀试验方法
7.4.1振动型空蚀试验
7.4.2射流型空蚀试验
7.4.3高速水洞空蚀试验
7.5材料的抗空蚀性能
7.5.1空化流动潜在的侵蚀能力
7.5.2材料的抗空蚀能力
7.5.3材料的抗空蚀指标
参考文献
第8章空化流动数值模拟与分析
8.1气液两相流概述
8.1.1相的概念
8.1.2气液两相流
8.2基于均质平衡流假设的水动力学空化控制方程
8.2.1基于正压流体状态方程的空化模型
8.2.2基于质量输运方程的空化模型
8.2.3空化热效应的模拟模型
8.2.4多组分空化模拟方法
8.3非定常空化湍流模拟
8.3.1密度修正的滤波器模型
8.3.2动态PANS方法
8.4非定常空化中的涡分析
8.4.1欧拉拟序结构
8.4.2拉格朗日拟序结构
参考文献
第9章水力机械的空化
9.1水力机械的空化现象
9.1.1常见空化类型
9.1.2水力机械的典型空化状态
9.2水力机械空化的尺度效应
9.2.1空化尺度效应的现象
9.2.2空化现象的模拟
9.2.3水力机械空化模拟
9.3反击式水轮机的空化特性
9.3.1水轮机空化系数
9.3.2水轮机的吸出高程
9.4叶片泵的空化特性
9.4.1叶片泵的空化余量
9.4.2泵的允许吸上高度
9.5水轮机与叶片泵的空蚀
9.5.1水轮机的空蚀
9.5.2叶片泵的空蚀
9.6运行条件对水力机械空蚀的影响
9.6.1水力机械的空蚀强度
9.6.2空蚀损坏量的测定与计算
9.6.3空蚀强度的影响因素
参考文献
第10章螺旋桨的空化
10.1螺旋桨概述
10.1.1螺旋桨几何形状
10.1.2螺旋桨性能参数
10.2螺旋桨典型空化现象
10.2.1空化与螺旋桨性能
10.2.2螺旋桨典型空化形态
10.3非均匀来流下的螺旋桨空化
10.3.1尾流场中的螺旋桨空化
10.3.2空化流场中的螺旋桨压力脉动
10.3.3螺旋桨压力脉动激增机理
10.4螺旋桨空化的防治
10.4.1螺旋桨优化
10.4.2其他防治措施
参考文献
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| 內容試閱：
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本书主要是为动力工程及工程热物理一级学科的研究生学位课空化基础理论及应用而编写的，也可以作为本学科及其他学科高年级本科生和研究生进行相关课程学习、课外拓展研究的参考教材。
本书主要涉及水动力学空化相关的内容。空化作为水动力学的一个分支，近年来吸引了国内外很多研究者的强烈兴趣，已经成为很热门的研究方向。在我国现代化发展过程中，空化研究具有非常重要的意义。空化现象可谓无处不在，涵盖了天上（火箭发动机液体燃料泵）、水下（船舶及水下兵器）和地面（水轮机、泵、阀）所有的空间范围，涉及能源、水利、交通、化工、市政、生物、医疗等诸多行业。因此，作为未来社会发展中坚力量的研究生，尤其是有志于从事相关研究工作的研究生，通过课程学习掌握空化基础理论及相应的分析方法是非常必要的。
尽管目前空化属于热门话题，与20年前相比从事研究的人数增加了很多，每年发表的论文数量也很可观，但空化研究仍然处于不断发展之中，其中许多概念和方法还需要深入探讨，研究内容也需要不断拓展。本书在编写过程中，一方面将一些相对确定的概念、方法及流动机理呈现给读者，另一方面尽可能将一些目前科研工作者关心的问题及当前获得的研究成果进行适当的叙述，以期对我国研究者在空化研究的重要方向上取得新的进展提供参考，从而使得我国空化基础研究与工程应用不断深化。
本书是在清华大学研究生课程空化、磨损及两相流空化基础理论及应用授课讲稿的基础上编写的，同时也参考了国内外相关学术专著、论文等，主要论述了空化与空蚀的基本概念、空泡动力学基础、空化与空蚀的试验方法、绕水翼及常见水力旋转机械（泵、水轮机、螺旋桨）的空化现象、非定常空化流动数值模拟及水动力性能预测方法、避免或缓解空化危害的优化设计及运行措施等。
本书在编写过程中，主要考虑了研究型大学高层次人才培养对学位课程的要求。为了适应创新人才的培养，课程教学不能拘泥于传授已有的知识，更重要的目标是通过课程学习，使学生能够获得拓展学习、应用知识和主动实践的能力。因此，本书在空化相关的概念、方法和原理方面不遗余力地重点叙述，力求表达清晰、确切； 在教材内容组织方面，注重将空化原理、研究方法与实际问题进行有机结合，并通过实例进行简要分析； 为使读者对空化研究前沿研究有一定了解，适当列举了目前空化相关的研究热点。由于本书篇幅有限，对于研究实例涉及的具体内容不能详细罗列，读者可根据每一章结尾对应的参考文献有选择地进行研读。因此，在课程教学过程中，教师可以根据不同学科或者授课对象的需求选择相应的章节进行讲授，当然也可以在授课中进行必要的补充。
全书共10章，其中，第1、3、4章由罗先武编写，第2、5章由彭晓星编写，第6、8、10章由季斌、罗先武编写，第7、9章由刘德民、罗先武编写，全书由罗先武统稿。
承蒙中国工程院院士吴有生研究员在百忙之中，拨冗作序，不胜感激。
由于编者水平有限，谬误和疏漏在所难免，恳请读者不吝批评指正。
编者
2020年3月于清华园
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