在非定常空化流动过程中，伴随着空穴的断裂，在空泡的旋涡脱落过程中，水翼尾缘空化旋涡的发展亦是空化云非定常特性的主要表现。本节主要对空化云的脱落和多相湍流流动结构的演化规律进行研究。

图5-20给出了大尺度的空泡团脱落-断裂-溃灭的全过程。图5-21详细描述了这一过程。图5-21的A阶段对应于图5-20的（a）～（c）过程，此时伴随着空泡团的脱落，在空穴尾部形成U形的空泡涡腔，随着时间的推移，此空泡腔逐渐向下游移动；图5-21的B阶段对应于图5-20的（d）和（e）过程，U形空泡涡腔从其头部断裂，形成两个较小的空泡腔结构；图5-21的C阶段对应于图5-20的（f）和（g）过程，此刻涡腔两侧逐渐溃灭、消逝。如图5-22所示，数值模拟较好地描述了空穴尾部U形空泡涡腔的非定常变化过程。图5-23给出了在U形空泡涡腔的断裂瞬时，流场的压力分布云图，空腔头部瞬时的高压是造成其断裂的主要原因。

图5-20　大尺度空泡团的脱落、溃灭过程（实验）（σ=0.80，α=8°，Re=7×105）

图5-21　大尺度空泡团的脱落、溃灭过程示意图

（a）0.375 Tcycle；（b）0.400 Tcycle；（c）0.425 Tcycle；（d）0.450 Tcycle；（e）0.475 Tcycle；（f）0.500 Tcycle；（g）0.525 Tcycle

图5-22　大尺度空泡团的脱落、溃灭过程（数值）（σ=0.80，α=8°，Re=7×105）(www.daowen.com)

（a）0.375 Tcycle；（b）0.400 Tcycle；（c）0.425 Tcycle

图5-22　大尺度空泡团的脱落、溃灭过程（数值）（σ=0.80，α=8°，Re=7×105）（续）

（d）0.450 Tcycle；（e）0.500 Tcycle；（f）0.525 Tcycle

图5-23　空泡云脱落、溃灭过程的压力变化云图（σ=0.80，α=8°，Re=7×105）

（a）0.375 Tcycle；（b）0.400 Tcycle；（c）0.425 Tcycle；（d）0.450 Tcycle

在典型的云状空化阶段，空穴基本上由两部分组成，即相对稳定的附着区域和尾部的脱落空化团。空穴的尾部闭合点位于汽-液两相转换的临界区域，充满了汽-液两相的混合物，同时表现了空穴与外部主流强烈的相互作用，并导致了Kelvin-Helmoltz不稳定性的发展和大规模离散涡结构的形成。由主流区向这些非稳定结构的能量传输，导致了空泡尾部U形旋涡结构的形成，使得空穴的尾部表现了强烈的非定常特性。