水力机械的空化→空泡产生、发展→改变速度在流道内分布 →η ↓ → P↓、H↓→引起振动。 空化到一定程度→不能正常工作，空泡的溃灭使壁面材料受到 破坏。空化和空蚀是提高水力机械能量指标的主要障碍。
空化初生是空穴在局部压力↓邻近液体蒸气压力的瞬间形成的。 蒸汽压力—液体蒸气在特定的温度下，与现有的自由表面接触的 平衡压力。 空穴在均质液体内生成→液体破裂→破裂所需要的压力—是该温 度下液体的抗拉强度（而不是蒸汽压力）。 液体可以承受拉应力—纯水能承受拉应力（张力）实验证明了的。 专门用不同的方法处理过的水，结果不一样，最大抗拉强度达 26～27Mpa，分子运动计算纯水承受抗拉强度为：160～325Mpa。 自然界水，200C，P为2400Pa，水的连续性就破坏，水就气化了。 其原因是杂质→破坏液体均匀性→结构改变→ 液体抗拉强度↓。
一、空化和空蚀机理： （一）空化现象 液体中发生，主要对水力机械液流内由于压力的变化 而导致空泡的产生、发展和溃灭过程及由此而产生一 系列的物理化学变化—称空化。 图4－1 液体中空化区的形成 a)文吐利管中的压力 分布与空化区形成 b)沿翼型表面的压力 分布与空化区形成
游移空穴在固定空穴下 游溃灭，沿滞止线接近 边界，气泡越大，其溃 灭时间长 → 到边界的 时间越长，其溃灭点越 接近边界，且D越大，溃 灭能及溃灭压力也较大。 另一种认为空蚀是由较 大的空泡溃灭时形成微 射流造成的。 C＝100m/s～300m/s 三种类型，冲击压力很 大，见图4－8 图4－8 射流—溃灭模式 a)附着壁面的半球形空泡 b)空泡移入压力梯度区 c)空泡近边壁溃灭
3）旋涡型空化 由液流受到强烈扰动而产生旋涡所形成的空化称旋涡型空化。 多发生在流机的进出口边、导叶等扰流物的尾部。图4－6 图4－6 空化形态多呈螺旋型是不稳定的旋涡运动。 4）振动型空化 鹅体重的固体边界的振动激发相邻液体产生振幅足够大的压 力脉动使液体发生空化。
（四）空蚀机理： 空蚀机理复杂，多种因素综合结果造成的。任何液体在一定的 动力条件下都能引起空蚀破坏。 空泡溃灭的机械作用是造成空蚀破坏的主要原因。 目前有两种较为合理并为实验证实的解释。一种认为空蚀破坏 基本上是由于小空泡溃灭中心辐射出来的冲击压力波而产生的。 即冲击压力波模式。 图4－7 游移空泡 溃灭示意图
“空化核”理论：见图4－2，液气界面平衡过程中， θ R(α π /2) 之前不平衡，液体的含气量处于过饱和状 态，截面曲率改变方向（正负号）空泡↑（散出）、部分气 体↑、部分被封闭，当流体处压泡内压力。缝隙中气体向 液体扩散，使液体中存在空气或液体微团—空化核，悬浮的 固体粒子也是空化核子，核子量↑ → 产生空化的原因。
“空化核”观点—压力↓空化产生和发展的条件，液体本身性 质的影响。气核不同，空化初生压力不同 → 所以控制液体 的空化最根本条件是减少液体中的气核，↑抗拉强度 → 液 体连续性不破坏。
流体内P↓ 气核 → 气泡；P↓气泡 → 大，到高P处，气泡 ↓ → 溃灭。这是一个复杂的动态过程，不仅与气泡参数有 关，与液体的性质、粘性、表面张力、可压缩性、惯性等的 影响，与气体扩散、溶解、热传导有一定联系，有永久性气 体时，这一过程是有差别的。 研究表明：空泡在Dmax之前不断的发育→溃灭至尺寸为零，又 再生成D较小的空泡→ 溃灭、回弹重复两次甚至多次， 尺寸↓
1）游动型空化 空泡在液体中产生并随液体流动空化现象和游动型空化。 2）固定型空化： 空化初生后，形成附着在边界上的空腔，即固定型空化，这 是一种相对稳定的空化形式。 固定型的空泡的大小，与绕流物体的大小、表面粗糙度、液 体的物理性质及流场中的压力分布有关。图4－5所示。
上述两种说法，前者是用来解释小气泡溃灭对材料的破坏， 后者用来大气泡溃灭过程对材料的破坏。 空蚀加速的波导模式见图（4－9）
热力学作用，空泡高速受压、汽相高速凝结、放大量热，金 属熔化造成破坏。 电化学作用： 空汽溃灭产生温差，造成热电偶，产生电流，此外，金属受 压晶格变位，周围晶格阻止变位产生电流。电流产生电解起 破坏作用。阳极保护的方法。 总之，空蚀机理复杂，还与化学腐蚀与泥沙磨损相互促进加 速破坏。