当前课程知识点：流体机械基础 > 第4讲 流体机械空化与空蚀 > 4.4 空蚀现象与类型 > Video
下面我们来详细了解流体机械的空蚀现象与类型
所谓空蚀是指由于空化造成过流表面材料损坏的现象
空蚀发生在固体边界上
一般来说 任何固体材料在任何液体的
一定空化动力条件作用下都能引起空蚀破坏
常见的空蚀现象有转轮空蚀
表面空蚀 轮缘空蚀及电站溢洪道空蚀等等
空化与空蚀过程伴随的物理
和化学现象非常复杂
空蚀破坏机理至今仍没有定论
目前主要有三种解释理论
机械作用 热化学作用和
电化学作用
其中
空泡溃灭的机械作用
是比较一致的看法
有两种解释较为合理
一种解释是微射流模式
认为较大空泡溃灭时产生微射流
造成空蚀
如左图所示
空泡溃灭时发生变形
促成了流速很大的微型射流
射流瞬间穿过空泡内部
如果溃灭位置距离边界很近
射流就会射向固体壁面造成冲击破坏
另一种解释称为冲击压力波模式
认为空蚀破坏是从小空泡溃灭中心
辐射出来的冲击压力波造成的
如右图所示
固体壁面附近有一孤立的溃灭空泡
溃灭时冲击压力波从空泡中心传到边界上
使壁面形成球形凹坑
热力学作用源于热力融化理论
认为当空泡高速受压后
气相高速凝结
从而放出大量的热
使金属熔化造成破坏
电化学作用则基于电化腐蚀理论
认为空泡溃灭时对固体边界的
冲击首先使冲击点温度升高
与邻近的非冲击点形成热电偶产生电流
其次 在冲击点处的金属材料局部受力
迫使晶格变位 而周围的晶体阻止它的变位
从而产生电流
总之
空蚀机理是一个十分复杂的问题
到目前为止
由于空蚀现象的微观性和高速性
其机理仍未得到科学统一的认识
也正因如此
空蚀基础理论研究也是方兴未艾
空蚀种类多种多样
习惯上按其发生的部位
将空蚀分为翼型空蚀
间隙空蚀 空腔空蚀和
局部空蚀四种基本类型
翼型空蚀是水轮机和叶片泵主要的空蚀形式
主要发生在水轮机与叶片泵的转轮叶片上
翼型绕流时叶片局部低压形成的空化
冲角不同 空化部位也会不同
轴流式转轮翼型空蚀多发生在叶片
背面靠近轮缘和叶片出口边等位置
间隙空蚀
是指液体通过狭小的通道
或者间隙时
引起局部流速升高
压力下降至气化压力以下时
形成的空蚀
其中轴流式机组间隙空化
主要发生在转轮叶片外缘与转轮室之间
以及叶片根部与轮毂之间的间隙处
混流式转轮机都出现在转轮密封
以及导叶端面密封位置等等
另外喷嘴射流出口处的间隙也是间隙空化的多发区域
空腔空蚀是指空腔内形成的螺旋状涡带
以低转速公转和自转的特性周期性地撞击管壁
涡带不仅会对管壁形成空蚀破坏
还会引起振动与强烈的噪声
引起机组的不稳定运行
水轮机空腔空蚀常出现在尾水管内
水泵空腔空蚀常出现在吸水管内
局部空蚀是过流表面凹凸不平
砂眼 气孔 局部凸起等引起局部流态变化
造成的空蚀 如密封螺钉处
混流式水轮机的减压孔处等
都易出现小范围的空蚀破坏
设计时要事先防范
-1.1 流体机械定义
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-1.2 流体机械分类
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-1.3 水轮机工作过程概述
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-1.4 泵与风机工作过程概述
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-1.5 其他流体机械工作过程概述
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-1.6 流体机械工程应用
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-参考文献
--html
-第一讲习题--作业
-2.1 流体机械的主要性能参数
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-2.2 转轮内部的典型流态
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-2.3 速度三角形
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-2.4 工况发生变化时速度三角形分析
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-2.5 欧拉方程
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-参考文献
--html
-第二讲习题--作业
-3.1 水轮机过流部件工作原理
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-3.2 泵与风机过流部件工作原理
--Video
-3.3 机组能量传递过程与效率分析
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-3.4例题分析
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-参考文献
--html
-第三讲习题--作业
-4.1 空化的定义与分类
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-4.2 空化余量与空化系数
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-4.3 吸出高度与安装高程
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-4.4 空蚀现象与类型
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-4.5 空化空蚀的危害及防护
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-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
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-5.2 泥沙磨蚀基本概念
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-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
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-5.4 流体机械常见抗磨措施
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-5.5 腐蚀基本概念
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-5.6 流体机械腐蚀现象及防腐措施
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-参考文献
--html
-第五讲作业--作业
-6.1 流动相似概述
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-6.2 常用相似准则数
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-6.3 流体机械的相似准则分析
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-6.4 流体机械单位参数与相似换算
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-6.5 综合相似判别数——比转速
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-6.6 相似准则的工程应用
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-参考文献
--html
-第六讲作业--作业
-7.1 特性曲线概述
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-7.2 模型试验
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-7.3 典型模型机组综合特性曲线
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-7.4 水轮机运转特性曲线
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-7.5 水轮机的选型计算
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-第七讲作业--作业
-8.1 流体机械多相多组分非定常流动概述
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-8.2 二次流动现象
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-8.3 动静干涉
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-8.4 脱流
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-8.5 间隙流动
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-8.6 叶道涡
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-8.7 卡门涡
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-8.8 尾水管涡带
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-8.9 泵的旋转失速
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-8.10 泵的喘振
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-8.11 压力波传递与叠加
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-参考文献
--html
-第八讲作业--作业
-9.1 流体机械四象限特性概述
--Video
-9.2 水泵水轮机全特性曲线
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-9.3 水泵水轮机典型工况流动现象
--Video
-9.4 水泵水轮机调相运行工况流动现象
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-9.5 双向潮汐机组复杂运行工况认识
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-参考文献
--html
-第九讲作业--作业
-10.1 流体机械在管网系统中的工作特性
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-10.2 流体机械暂态运行过程
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-10.3 调节系统与调速器
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-10.4 改善流体机械暂态运行性能工程措施
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-参考文献
--html
-第十讲作业--作业
-11.1 流体机械多场耦合特性概述
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-11.2 转轮流固耦合特性
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-11.3 轴承热流固耦合特性
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-11.4 轴系多场耦合特性
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-参考文献
--html
-第十一讲作业--作业
-12.1 标准化概述
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-12.2 流体机械行业标准
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-12.3 水轮机型号
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-12.4 泵型号
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-12.5 风机型号
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-12.6 阀门型号
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-12.7 流体机械工业流程
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-12.8 流体机械质量监督
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-参考文献
--html
-第十二讲作业--作业
-13.1 空化、通（补）气、压力脉动与安装高程
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-13.2 压力脉动与水锤
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-13.3 智能流体机械
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-13.4 流体机械及工程学科知识体系与学术交流
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