非定常空化的湍流流动特征一直是研究的热点问题，特别是美国密歇根大学、约翰斯·霍普金斯大学、法国海洋工程研究所以及国内中国船舶重工集团公司第702研究所、中国科学院力学研究所、上海交通大学等大学和研究机构对空化湍流流场结构，尤其是空泡闭合区和尾流区的流动结构进行了系列研究工作。相关研究已经表明，空化质量交换过程会改变湍流速度场、速度脉动场、压力脉动场及雷诺应力，从而改变湍流统计特性。不同于单相流动，除了壁面是湍流产生的根源外，空化流动中剧烈的质量交换是影响湍流的另一重要因素。

应用PIV技术可获得在不同空化阶段，速度、湍流脉动、涡量等湍流物理量的空间和时间的分布特性。图2-17～图2-19分别给出了在无空化（σ=2.00）、片状空化（σ=1.40）和云状空化流场（σ=1.12和σ=0.80）沿主流方向上的时均速度、水翼周围的时均湍流脉动强度以及z方向涡量分布云图。通过比较不同空化阶段流场结构，可以看出空化现象对绕水翼的流场结构产生了显著的影响。水翼中后部的低速高涡量区对应于空化核心区域，空化的产生加剧了流场中的质量与速度交换，体现出更为明显的旋涡特性。

图2-17　水翼吸力面上的时均速度分布（α=8°，Re=7×105）

（a）无空化（σ=2.00）；（b）片状空化（σ=1.40）；（c）云状空化（σ=1.12）；（d）云状空化（σ=0.80）

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图2-18　水翼吸力面上的时均湍流脉动强度分布（α=8°，Re=7×105）

（a）无空化（σ=2.00）；（b）片状空化（σ=1.40）；（c）云状空化（σ=1.12）；（d）云状空化（σ=0.80）

图2-19　水翼吸力面上的时均涡量分布（逆时针方向为正，α=8°，Re=7×105）

（a）无空化（σ=2.00）；（b）片状空化（σ=1.40）；（c）云状空化（σ=1.12）；（d）云状空化（σ=0.80）