近日，哈工程船舶学院流固耦合力学研究团队最新研究成果《环境温度对空化气泡动力学的影响》成功登上国际流体力学领域顶级期刊《流体力学杂志》封面。该论文由哈工程船舶学院博士研究生裴少聪担任第一作者，李帅教授与张阿漫教授为共同通讯作者。
什么是空化现象
空化现象广泛存在于船海、航天推进及核主泵等流体机械中，环境温度的变化会显著改变液体的物理属性及气泡的热力学行为，进而影响空化的破坏潜能。
高温下的“二次空化”
该团队系统揭示了环境温度对空化气泡全生命周期动力学行为的影响规律，首次报道了高温环境下由过膨胀诱导的“二次空化”新现象，揭示了高温导致空化溃灭强度衰减的新物理机制，为流体机械中的空化侵蚀防护及相关工业应用提供了重要的物理依据和新思路。
结合精细化实验与气泡动力学理论计算，深入揭示了流体惯性与热力学效应在空泡演化过程中的竞争机制：高温下内部蒸气压的显著升高增强了“气垫效应”，有效缓冲了惯性力驱动的溃灭过程，并明确了绝热近似理论在不同温域下的适用边界。更重要的是，团队发现在高温条件下，气泡的惯性过膨胀会导致局部流体压力跌破Blake临界阈值，从而在主气泡表面附近诱发独特的“二次空化”。这种由热-力耦合驱动的新机制，产生的微气泡群会加剧界面扰动并增强Rayleigh-Taylor不稳定性，最终导致气泡溃灭强度的显著衰减。此外，团队利用可压缩边界积分法辅助验证了近壁面气泡的动力学特性，证实了高温环境显著弱化了近壁面射流速度与气泡迁移幅度，从而有效削弱了空化侵蚀损伤的潜力。
研究意义
该成果为高温流体机械空化防护提供了全新理论支撑，有望推动相关工业设备的设计优化与寿命提升。
