蓂·高速水流作业 空化空蚀

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1、南昌工程学院高速水流课程论文对空化空蚀现象的理解及实例姓名：楊学号：班级：水利与生态工程学院-0-南昌工程学院对空化空蚀现象的理解及实例1、背景随着世界在建或待建的泄洪建筑物高度的增加，高速水流空化空蚀成为水利界普遍关注的问题。受施工条件等客观因素限制，在溢流坝、泄洪洞、陡槽等泄洪建筑物中普遍存在不平整突体，高速水流流经不平整突体时，极易诱导空化，当空化水流由低压区流到压力升高区便会产生空蚀破坏。为了减免高速水流空化产生的空蚀破坏，经济而有效的措施是在低压空化区上游设置掺气设施强迫掺气。半个多世纪以来，在泄水建筑

2、物过流壁面掺气减蚀措施方面研究的比较普遍深入，但关于掺气浓度与空化空蚀各相关量之间的对应关系的研究成果较少，有待作深入研究。【1】2、有关空化空蚀的概念当液体在恒压下加温，或在恒温下用静力或动力方法减压，到一定时候就会有蒸气气泡或充满气体与蒸气的空泡出现并发育生长。液体在恒压下加热而在其内部形成汽相的物理现象称为沸腾，液体在温度基本不变的条件下由压力下降形成汽相的过程称为空化。液体流经的局部区域，若其压强低于某一临界值，液体也会发生空化。在低压区空化的水流挟带着大量的空泡形成两相流，而在水流流经下游压强较高的区域

3、时，空泡又将溃灭，因此空化现象包括空泡的发生、发育和溃灭，其为一非恒定过程。空泡溃灭的过程中将会产生极大的压强，其值可高达几千个大气压。当空泡的溃灭出现在紧靠边壁某一距离范围内，固体边壁将受到持续不断地冲击作用，造成材料的断裂或疲劳破坏发生剥蚀，这种现象叫空蚀。剥蚀掉的材料颗粒或碎屑被水流冲走以后，固壁表面将形成凹坑。对于混凝土与岩石构成的固壁，随着空蚀坑深度的增加，水流将对材料产生直接的动力作用，使其受到进一步破坏，从而直接影响到建筑物的寿命，甚至造成整个建筑物破坏。【2】-2-南昌工程学院3、泄水建筑物空蚀实

4、例九浴溪水电站水轮机空蚀九浴溪电站是一个运行30余年的老电站，其2、3、4号机组为zd510—lh—180的老型号轴流定桨式水轮机组。自1981年运行以来，2、3、4号机组水轮机转轮空蚀破坏比较严重，主要是由于间隙空蚀引起。该情况造成机组大修周期缩短，检修难度及工作量增大，对水轮机组的经济稳定运行构成威胁。造成九浴溪电站的2、3、4号机组的水轮机较严重的间隙空蚀损坏的原因有以下几个方面：水轮机空化性能差。zd510转轮机型是上世纪50年代末从前苏联引入，该型号转轮缺陷较多，空化性能差，由于轮叶外圆过小，叶片容易受

5、到较严重的空蚀破坏。轮缘间隙过大。三台水轮机轮缘间隙均达2mm～3mm，最宽的地方达3.5mm，为一般取值的2倍左右。叶片安装角不为0°，造成轮缘间隙沿叶片旋转枢轴向两侧增大，这样会增大间隙空蚀区域。zd510转轮轮叶扭角过小，翼型流速分布不好；叶片头部形状不好，进水边较薄，头部圆弧较小，对工况点的适应性较差。当来流角度变化时，必产生一定的冲角，导致叶片进口边背面脱流产生空蚀。空蚀补焊时，保持叶片型线不好，导致局部压力降低和产生局部空蚀。zd510转轮材质为zg25碳钢，这种材料的抗空蚀稳定性低，也是叶片遭到较严

6、重空蚀破坏的原因之一。【3】4、空化的影响空化现象所造成的影响主要有：造成建筑物表面的空蚀破坏；改变液体的动力学特性；引起结构物振动；产生噪声。但只要对其加以控制和利用，还是可以为人们服务的。【2】-2-南昌工程学院5、水工建筑物减免空蚀措施减免泄水建筑物空蚀破坏的方法可归结为以下几条：①　选用合理的过流边壁体型；②　改进施工工艺，提高过流边壁的平整度；③　选用抗侵蚀性能较强的材料；④　掺气减蚀。【2】参考文献1.颜效凡.高速水流空蚀区掺气泡与空泡相互作用的试验研究.浙江工业大学，20112.刘士和.高速水流.科

7、学出版社，20053.九浴溪水电站水轮机空蚀原因分析-2-