1.3.3 来流含气对诱导轮空化发展的影响

从目前已发表的文献和作者课题组前期研究来看，空化诱导的非定常湍流特性以及进口含气条件下泵内气液两相流动特性均得到了相对合理的解释。Caridad等^[102]采用实验和数值方法研究了离心泵叶轮内的气泡分布规律，分析了气泡直径和气相体积分数的变化对离心泵水力性能的影响。Joon-Hyung等^[103]基于数值模拟方法设计了一台轴流式气液两相流泵，同时分析了不同叶顶间隙和不同进口含气条件下两相流泵的水力性能，研究结果表明基于模拟方法设计的泵能够满足油气输运的要求。Li等^[104]分析了旋涡泵内气液两相流动状态，研究发现聚集在叶片工作面的气泡是造成泵性能恶化的主要原因，发现非凝性气体体积分数在10%以内，对旋涡泵的性能影响较小，气体体积分数超过15%，泵的性能急剧恶化。然而目前较少涉及气、汽、液多相流体输运，特别是进口含气条件下泵内空化流动状态的研究，两者叠加对泵内外特性影响的研究也非常有限。作者课题组在研究气液混输旋涡泵泵送特性时发现，进口含气量的增加会造成泵空化性能和水力性能的急剧恶化，但是尚未揭示其内在流动机理^[105]。与这种多相流空化流动现象比较相似的是水轮机尾水管的掺气现象^[106]，通过补入空气降低尾水管和泄水建筑物表面的空化空蚀破坏，郭志萍等^[107]对两种流速三种不同掺气孔径在不同掺气浓度下圆柱突体诱导的空化特性进行了分析，研究发现不同流速下随着掺气浓度增大，空化空蚀的强度会减弱，同时获得了不同掺气孔径下空化数的变化趋势。从掺气泡与空泡的相互作用机理来说，掺气浓度增大会对液相蒸发产生排挤作用，从而抑制纯液相空化的发展^[108]。然而两者是如何作用的，以及作用的程度如何，目前并不清楚。因此，从诱导轮自身的特点及内部流动出发，获得不同来流含气条件下诱导轮流道内空化的发生发展规律很有必要。

可见，来流含气条件下诱导轮流道内的空化结构有别于纯液相空化流动，虽然目前已知进口含气量的增加会造成泵空化性能的急剧恶化，然而两者的相互作用机制并未得到足够的关注，因此尚不清楚进口含气条件下诱导轮内部空化发展的规律。