略论水工建筑物空蚀的危害及防治

空蚀的破坏常发生在泄水建筑物,包括泄洪管道,溢流坝和陡槽等的过水表面,闸门槽、反弧段、扩散段,转弯、岔管段、异型挑流鼻坎、消力池的辅助消能设施及闸门井与水洞连接部位。空蚀是强烈空穴的后果,它能使所有材料损毁,其破坏力很大,严重的空蚀不仅会影响泄水建筑物的正常运行,而且需要花较长的时间和较多的经费去维修。因此,应格外重视空蚀的防治措施。     

受控喷丸对水轮机空蚀的作用

水机空馈破坏具有典型的机械疲劳破坏特征,针对其特点,提出采用受控喷丸工艺来减弱水轮机空蚀强度,延缓空蚀的发展,受控喷丸工艺是提高材料表面疲劳强度的有效方法,对水轮机过流部件采用受控喷丸处理,可提高水轮机抗空蚀性能,延长水机过流部件的使用寿命。     

高比转数离心泵叶轮内空蚀两相流动的数值模拟

为了研究高比转数离心泵内部的空蚀流动,采用完整空化模型和混合流体两相流模型对比转数为177的离心泵全流道内空蚀流动进行定常数值模拟.根据计算结果,分析液相和空泡相主要流动特征及叶片上的静压分布,揭示叶轮内空蚀两相流场的内在特征,结果表明预测得到的空蚀现象与实际离心泵受空蚀现象的影响与破坏情况基本一致.     

NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的超声空蚀特征

对经NaCl溶液腐蚀后的304不锈钢进行符合ASTM G32标准的超声空蚀实验,从试样的质量损失、表面显微组织、表面形貌、表面粗糙度、显微硬度和残余应力等方面探究靶距和空蚀时间对空蚀的影响.研究结果表明:与未腐蚀试样相比,经NaCl溶液腐蚀后的304不锈钢的抗空蚀能力增强.在空蚀后期,疲劳损伤为空蚀破坏的主要原因,随着...     

Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机对Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在蒸馏水和人工海水中进行了空蚀实验,并采用扫描电镜跟踪观察了经不同时间段空蚀后试样的形貌.通过测量失重绘制了材料的累积失重量和失重率曲线.经电化学工作站测量了材料在静态与空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化.对比分析了Cr32Ni7Mo3N与SAF2205双相不锈钢在人工海水的抗空蚀能力.结果表明:Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢空蚀破坏首先在铁素体薄弱区以及铁素体和奥氏体相界发生,并向铁素体内扩展,铁素体发生解离断裂脱落;奥氏体随着空蚀的进行,滑移线增多,显微硬度值增加,且人工海水中奥氏体显微硬度值比在蒸馏水中的高;铁素体大面积破坏后,奥氏体才失稳产生延性断裂脱落,奥氏体的存在延缓了破坏在整个材料表面上的扩展.空蚀与腐蚀交互影响导致材料在人工海水中加速破坏.Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在人工海水中的抗空蚀能力优于SAF2205双相不锈钢.     

阻塞型竖井旋流泄洪洞水力特性研究

为了解决竖井旋流泄洪洞下部出现高速低压而导致的空化空蚀风险，提出在竖井中部设置垂直阻塞的布置形式.主要通过数值模拟的方法，对设置不同收缩度的阻塞竖井旋流泄洪洞的流态、压强、三维流速、空化与消能特性等进行了系统研究.研究结果表明：收缩度不宜过大或过小，过大则泄流能力不足，过小则流场变化不明显.一定收缩度的阻塞有利于减小空径比，增大旋流角，进而增大壁面压强，同时阻塞的存在使得上部旋流合流速与轴向流速减小，这一增压减速效果显著增大了空化数，大大降低发生空化空蚀的风险.另一方面阻塞的设置有效降低了井底水跃与水垫的紊动程度，底板压强值降低，且压强分布更加均匀.虽井底区域消能率有所下降，但旋流区消能率的大幅增加能与之弥补.研究成果充分揭示了阻塞竖井旋流泄洪洞的流场特征，可为其进一步研究应用提供参考.     

空化和空蚀机理及其影响因素

对空化和空蚀现象的机理和影响因素进行了综合论述，包括空化初生、空化数、空化初生影响因素、空蚀破坏机理、空蚀试验方法、空蚀影响因素、空化噪声等，为进一步深入研究和应用空化空蚀现象打下基础     

空化和空蚀机理及其影响因素

对空化和空蚀现象的机理和影响因素进行了综合论述，包括空化初生、空化数、空化初生影响因素、空蚀破坏机理、空蚀试验方法、空蚀影响因素、空化噪声等，为进一步深入研究和应用空化空蚀现象打下基础。     

竖井旋流式溢洪道消能及空化特性

为解决旋流式溢洪道壁面负压及其产生的空蚀问题,提出一种无通气孔的新型竖井旋流式溢洪道,并通过物理模型试验及数值模拟计算对其消能及空化特性进行研究。研究结果表明:无通气孔竖井旋流式溢洪道利用进水隧洞净空余幅作为掺气设施,使下泄水流卷携大量空气进入竖井内形成稳定掺混空腔,在竖井井壁摩擦剪切作用及旋转水流相互碰撞下,水流紊动加剧,显著提高掺气浓度及能量紊动耗散,有效解决旋流式溢洪道中易出现的空蚀破坏、消能不充分等问题。     

闭式斜盘轴向柱塞变量泵配流副空蚀现象分析

以具有正开口双侧减振槽结构配流盘的闭式斜盘轴向柱塞变量泵为研究对象,考虑介质可压缩性,采用均质多相传输方程、标准k-ε湍流模型和全空化模型,研究了柱塞泵配流副表面空化流场时空动态演化过程,并与缸体配流表面空蚀破坏实验结果进行了比对.结果表明,缸体间隔区处气蚀破坏位置、破坏面积与配流过渡过程配流副表面空化发生的位置、空化...     

离心泵空蚀湍流的非定常数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,结合Fluent软件中的空蚀模型和混合流体两相流模型,对离心泵流道内的三维湍流空蚀流场进行非定常数值模拟.根据模拟计算结果的液相和空泡相流动特征,预测离心泵在设计工况下运行时流道内空蚀发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内空蚀流场的内在特性,并可对泵的性能进行预估.     

焊态镍铝青铜的空蚀腐蚀性能

利用钨极氩弧焊(TIG)在铸态镍铝青铜上制备了同种材料的堆焊层,分析了堆焊层的组织,并利用超声振动空蚀设备及电化学工作站对堆焊层的空蚀腐蚀性能进行了研究．结果表明,焊态镍铝青铜的空蚀腐蚀性能均优于铸态,采用TIG堆焊同种材料修复镍铝青铜螺旋桨,堆焊层不会发生优先空蚀腐蚀破坏．     

加力燃油泵隔舌分离流的大涡数值模拟

针对某型航空发动机的加力燃油泵隔舌空蚀破坏,采用动态亚格子应力模型对不同流量工况下加力泵内非定常流场进行大涡模拟,分析环形腔室隔舌附近分离流动规律及瞬时压力特性,探讨隔舌空蚀破坏发生工况。计算结果表明:在全开加力工况下,伴随隔舌附近分离涡的周期性增长与脱落,隔舌处监测点压力脉动幅值达14%,而下游监测点压力脉动幅值仅3%;在小加力工况下,扩散管内阻滞燃油绕流隔舌返回环形腔室,隔舌附近流动严重分离,分离涡的脱落使得隔舌处瞬时静压达到负值,分离再附位置与隔舌空蚀破坏核心区域相符。在全开加力工况下,隔舌附近不会发生空化;而在小加力工况下,隔舌分离流会诱导空化并导致空蚀破坏。     

公伯峡水电站旋流泄洪洞空化特性的原型观测与反演模型试验的对比分析

依据公伯峡水电站旋流泄洪洞原型观测和反演模型试验的成果,对此类新型旋流内消能泄洪洞的空化特性进行了对比分析。分析表明:旋流洞起始段收缩环突扩断面上存在空化现象,但其程度并不足以造成壁面的空蚀破坏;原型观测观察到的旋流洞末端的沟槽破坏有可能是空蚀的结果;水垫塘进口突扩部位、水垫塘末端三角墩部位的原、模型观测结果有一定的差异,缩尺效应导致了泄洪洞内的某些水力特性不相似,小比尺减压模型试验表现出更为严重的空化特性。公伯峡旋流泄洪洞的这些关键部位的空化空蚀特性尚需进一步观测和检验。     

铝熔体中超声辐射杆的空蚀实验及机理研究

超声辐射杆在铝熔体中产生空蚀严重制约其使用寿命及铝熔体的纯净度,针对这一问题,进行了铝熔体钛合金超声辐射杆空蚀试验,采用失重法及熔体Ti元素检测法描述了辐射杆空蚀进程,运用扫描式电子显微镜(SEM)及能谱仪对空蚀试样进行宏/微观形貌观察及成分检测,探讨空蚀各阶段机理.结果表明:辐射杆空蚀以端面为主,随时间推移由端面中心逐渐在横向辐射扩张并在纵向加深;空化孕育期是由于空化泡溃灭冲击辐射杆产生塑变引起的;空化加速期钛合金基体与铝熔体反应生成Al3Ti,该物质硬而脆的特性使钛合金基体在空化冲击作用下脱落是导致失重率快速上升的主要原因;钛合金辐射杆在铝熔体中的空化破坏是由空化泡溃灭冲击及化学腐蚀共同作用导致的.     

导流隧洞改为泄洪隧洞时消能方式的选择

国内外导流洞改建泄洪洞大都采用洞外消能方式,由于导流洞出口低、水头大,流速高,不仅易造成洞内磨蚀和空蚀破坏,还易造成出口与下游水面衔接困难,为此国内外开展了内部消能工的研究。内部消能工在泄洪建筑物内部均有较高的消能率,大大降低了出口消能的负担,从而可以在出口处少做或不做二期工程就能产生较平顺的水流衔接方式,降低了水力设计的困难。     

Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金与304不锈钢的空蚀

将Cr-Ni-Mo-Cu合金通过钨极氩弧焊堆焊到304不锈钢表面,利用超声波振动设备模拟空蚀环境,研究Cr-Ni-Mo-Cu合金作为不锈钢堆焊层,在人工海水环境下的空蚀行为及耐空蚀性能,测定Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金空蚀过程中的失重量和失重率,并与同样空蚀条件下的304不锈钢进行对比,用扫描电镜(SEM)对试样堆焊层的空蚀后的表面与截面进行观察.结果表明:Cr-Ni-Mo-Cu合金材料比304不锈钢具有更好的耐空蚀性能;空蚀过程中合金在晶界薄弱处易产生裂纹,并在延伸和扩展后促使材料发生剥落;空蚀冲击使合金发生了加工硬化,提高了堆焊层的耐空蚀性能.     

现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响

空泡在随液体流动过程中，当周围压力增加时，空泡体积将急剧缩小或溃灭。由于空泡溃灭过程发生于瞬间，因而在局部将产生极高的瞬时压强，当空泡溃灭发生在固体表面附近时，不断溃灭的空泡所产生的极高压强的反复作用，将破坏固体表面。对生物医学工程中的空泡和空蚀现象的形成、发展和溃灭过程及其危害，空蚀破坏机理及其影响因素，空泡演化过程的数值模拟研究等进行了综合论述，提出了研究空损伤现象需要解决的几个重要问题，为进一步深入研究和应用空化空蚀现象打下基础。     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的多相流损伤行为

对水轮机用0Cr13Ni5Mo不锈钢及其精炼合金在蒸馏水和模拟长江水中进行了旋转圆盘仪空蚀和冲蚀以及二者组合的多相流损伤实验,并与普通13-4不锈钢进行对比分析·结果表明,精炼工艺改进后的0Cr13Ni5Mo不锈钢晶粒内部的铁素体组织得到了细化,抗冲蚀和多相流损伤能力明显高于原合金和13-4不锈钢·3种不锈钢的冲蚀、空蚀与冲蚀联合作用损伤累积失重-时间曲线均呈直线关系,空蚀和冲蚀联合作用对材料造成的损伤明显高于空蚀和冲蚀单独作用·     

浅谈我处小水电站水轮机空蚀磨损及防护

本文介绍了小水电站水轮机因不同的运行条件、结构参数其空蚀磨损所造成的破坏程度也不相同,本文从实例出发,重点阐述了减少小轮机空蚀磨损的方法。