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 > 4.1 空化的定义与分类 > Video
同学们好
今天我们来学习第四讲
流体机械空化与空蚀
前几讲 我们学习了
流体机械转轮及其他过流部件工作原理
及机组能量的传递过程
今天我们将重点学习流体机械
空化及空蚀的物理现象
我们将通过分析流体机械中空化
空蚀的类型以及形成机理
来更好地理解流体机械中空化余量
空化系数 吸出高度及安装高程的概念
了解空蚀现象及其类型
最后将讨论空化 空蚀的危害及防护措施
空化是指当液体内局部压力降低时
液体内部或液固交界面上
蒸气或气体的空穴(空泡)的形成
发展和溃灭的过程以及
由此产生的一系列物理和化学变化
这是以液体为工作介质的流体机械
常出现的一种物理现象
流体机械典型的空化现象包括翼型空化
轮缘空化等等
此现象类似于沸腾
但与沸腾有区别
如右上图所示
沸腾由温度升高引起
空化由压力下降引起
根据空化形态
空化过程主要经历空化初生
空化发展和空化溃灭三个阶段
如右上图所示为气核体积伴随空化过程的变化
空化初生阶段
压力下降或温度升高使得局部压力降至汽化压力
造成液体介质内气核生长形成气泡
空化发展阶段 随着内部压力进一步下降
气泡在流动过程中不断发展长大
空化溃灭阶段
不断长大的气泡进入高压力区后
受压后的气泡将不断缩小直至溃灭
空化的再生阶段
空泡完全溃灭后 新的较小的空泡再生
空化过程是动力学过程
伴有一系列物理和化学变化
空化机理研究成果丰富多彩
希望同学们 自学 学习了解
空化的种类繁多
根据空泡的存在形式和产生原因
可将空化分为游移型空化
固定型空化 旋涡型空化
和振动型空化四类
游移型空化是由在液体中孤立的瞬态空泡
或空泡群形成的空化现象
其显著特点是空泡在液体中生成
并随液体一起流动 同时伴有空泡的膨胀
收缩和溃灭
固定型空化是空化初生后
形成附着在边界上的空腔
是一种相对稳定的空化形式
如图中的片状空化
空泡长度与绕流体几何形状
表面粗糙度
液体物理性质以及流场中压力
速度分布等因素有关
当空泡长度发展到超过绕流体尺寸时
这种空化叫超空化
这为防止空蚀提供了有利条件
因此 近年来超空化在水力机械的
研究中
受到广泛的重视
譬如超空化鱼雷
在鱼雷头部易空化区补入气体
生成大量的气泡空穴
使得鱼雷完全被空穴包围
水的阻力极大减小 从而使鱼雷达到极高的航速
旋涡型空化多出现在水轮机出口
水泵进口
螺旋桨叶梢以及钝头绕流体尾部
淹没射流的界面上
其空化形态多呈螺旋型
与游移型空化相比
漩涡型空化通常能形成
比较大的空间尺寸且寿命较长
漩涡形空化往往会形成涡带状
既有公转又有自转
能够在流场中引起强烈的压力脉动
危及装置的稳定运行
当漩涡空化涡带接触到
绕流体表面或临近物体表面溃灭时
就会对物体起到直接破坏的作用
振动型空化亦称无主流空化
一般发生在不流动的水体中
通过结构往复振动或采用
高频率超声波激励等方式
使得部分液体产生连续高强度
高频率的压力脉动 造成空泡出现初生
生长和溃灭的过程
脉动压力场的存在是振动型空化的重要标志
振动空化的强度取决于振源的振动强度
频率及振动体表面的几何形状
这些分类只是帮助大家理解空化的一些类型
工程上出现空化的形式多种多样
同学们要客观分析具体的形式和形成的原因
按照流体机械内 空化发生的位置不同
又可讲空化分为翼形空化 空腔空化
间隙空化和局部空化
其翼形空化游移型空化转类型表面的低压区域
空腔空化转轮出口的维塞管
以及水泵叶冷的泄漏管内出现
间隙空化主要在转轮轮缘
轮古今新 及导叶三峡端面处出现
局部空化 是水轮机过流部件局部位置
因各种原因产生的空化现象
-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
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-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
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-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
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-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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