垂直汇流中空化状态分级探讨

空化空蚀现象、特征和机理的深入了解和认识,对于计算确定空化诱生荷载、预报空化空蚀危害等方面都有重要作用。本文系统地研究了作者根据水利工程中交汇水流和横轴漩涡空化空蚀破坏实例而设计的垂直汇流实验装置中空化发生、发展的一系列空化现象和特征,以初生空化和阻塞空化作为空化发展的两个重要性态转变指标,对空化的整个发生、发展和演变过程提出了一种新的分级方法,并且对垂直汇流中的各空化状态以10~(-3)秒速度拍摄了照片。本文的工作对其它空化源空化空蚀机理的研究有参考价值。     

不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险分布研究

探究了不同空化数下E779A螺旋桨叶片表面空蚀风险分布及其影响机制。采用大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法和ZGB(zwart-gerbera-belamri)空化模型对不同空化数下绕E779A螺旋桨的空化流动进行了数值模拟研究,数值计算结果与实验结果吻合良好,预测的非定常空化形态与实验结果基本一致。在此基础上,基于改进的灰度值法开展了不同空化数下螺旋桨叶片表面空蚀风险研究。结果表明,改进的空蚀风险预报方法可以较好地预报空蚀风险。在其他条件一致的前提下,空化数的降低将使桨叶表面空蚀风险区域的覆盖面积增大,相应的表面空蚀风险强度最大值也将逐渐增加,桨叶表面中高空蚀风险覆盖面积随之增大。     

三角形突体初生空化与空蚀的试验研究

通过不同高度与不同边坡组合的等腰三角形实体初生空化试验和突体后水泥砂浆材料的初生空蚀试验．量测了初生空化数、初生空蚀数和空蚀麻点率．并预测了５０ｍ／ｓ。流速级时初生空化数和砂浆表面出现麻点的初生空蚀教．得到的预测值与已有的原型观测值比较，基本一致，为拟定相应的不平整度控制标准提供了依据。     

空蚀区空化水流特性的实验研究

实验研究了空蚀区空泡溃灭特性.实验在浙江工业大学水力学实验室空化水洞中进行,采用高速摄影技术观测了不同掺气体积分数下空蚀段的空化云形态,并量测了空化水流的压力.利用绘制的空化数曲线对空泡溃灭进行了分析处理,得到了空化水流在空蚀段沿程变化的特征.结果表明:在不同的掺气体积分数下,对应于各种不同的空化形态,空蚀段空化水流表现出不同的特点;空化数有一个突然上升的过程,在此过程中空泡大量溃灭.     

高压空化水射流破岩主要影响因素的研究

为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究.结果表明:空蚀效果(空蚀质量、空蚀深度)随泵压增加成二次函数关系增加,随围压增加成二次函数关系减少;空泡云长度随泵压的增加而增大.随围压的增大而减小,并能较好的拟合成三次曲线函数关系,空泡云长度直接决定有效靶距,从而影响空蚀效果;本实验条件下,泵压在7 MPa时发生空化现象,并能破碎单轴抗压强度为96MPa的砂岩;岩石的孔隙率对空化水射流的破岩能力影响较大,孔隙率越高的岩石越容易被空化水射流破碎.     

黏性沙级配对高速水流空化空蚀的影响

为研究黏性沙不同级配对高速水流空化空蚀的影响及机制,利用自主研发的小型循环式水洞试验装置,采用两条不同的黏性沙级配曲线进行较系统的试验研究。通过配置黏性沙小于某一粒径不同质量分数的挟沙水流,用压力动态数据采集系统实时量测水洞工作段空化区和空蚀区的压力;制作不同配合比的混凝土试件,使混凝土试件在黏性沙小于某一粒径不同质量分数工况下进行4 h的空蚀试验,以混凝土试件每小时质量损失表征空蚀量。结果表明：水洞工作段空蚀区各测点的时均压力和空化数随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增大;混凝土试件空蚀量随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增加;流速相同时,较高强度配合比混凝土试件的抗空蚀能力明显优于较低强度配合比的混凝土试件;较低流速下空蚀区主要位于试件前段,较高流速下则位于试件后段;试验所用黏性沙细颗粒比重越大,空蚀量越大。     

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,并根据模拟结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;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部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。     

长短交错叶片对离心泵空蚀特性的影响

为了改善离心泵的抗空蚀性能,本文建立3种不同叶片进口形状的叶轮模型。利用数值模拟方法对不同工况下的3种叶轮叶片形状下的离心泵在不同空化余量时内部流动规律进行了研究,分析不同工况下离心泵内部流场特性及空化特性、以及不同空化余量下3种叶片叶轮内的空蚀特性。结果表明:长叶片离心泵最容易发生空化产生空蚀损伤;短叶片和长短交错叶片离心泵较宽的叶轮进口喉部面积改善了泵在叶轮进口处的吸入性能,具有最佳的抗空蚀性能,空蚀损伤区域面积和空蚀强度有显著的减小。由于叶型的不同,短叶片叶轮的扬程与效率有明显的下降,往往达不到设计所需求的扬程和效率。综合比较下,长短交错叶片在不影响离心泵扬程和效率的前提下具有最佳的抗空化效果,有效地改善了离心泵的空蚀性能。     

超声辅助抛光流场规律CFD仿真分析

为探究超声辅助抛光的作用机理,利用FLUENT非稳态动网格湍流和离散相模型并结合mixture的空化模块,仿真分析不同超声振动参数对流场绝对压强、流速和气含率分布的影响以及各参数间存在的相互作用规律.仿真结果表明:超声空化作用主要集中在试件正下方的小范围区域内,即试件的有效加工区域,进而可以确定流场所需最小膜厚;流场绝对压强、速度等参数一个周期内出现两次峰值,周期内气泡长大后受压溃灭过程分为两个阶段,表明超声振动下流场存在二次空化现象,二次空化在抛光过程中强化了空蚀效应;周期变化过程中,流场同一位置的不同参量、同一参量在不同位置与超声的周期性振动间均存在不同程度的滞后现象;超声振动使流体内产生超声纵波,遇到抛光盘发生反射并伴随半波损失;膜厚足够大时,则会形成驻波,试件表面处振幅最大,有利于提高超声辅助的抛光效果;利用有效加工区域和驻波现象可以使试件加工效果达到最优,二次空化和滞后现象有助于揭示超声辅助抛光过程的作用机制和规律.     

聚乙烯亚胺肝素涂层改性聚氯乙烯与表征

为了改善医用聚氯乙烯材料的生物相容性和抗凝血性,采用新型肝素涂层技术对医用聚氯乙烯材料表面进行改性,研究了涂层中肝素的稳定性.利用聚乙烯亚胺-肝素结合的方法,将肝素涂层固定在医用聚氯乙烯材料表面.使用傅里叶红外光谱仪对其进行测试,绘制肝素钠和聚乙烯亚胺 肝素复合物的标准浓度曲线,通过分光光度法测定了医用聚氯乙烯材料表面肝素的含量,并计算肝素的脱落率.实验表明,在聚氯乙烯表面肝素与聚乙烯亚胺通过阴阳离子相互作用而结合,而且在聚氯乙烯面的肝素含量为944.1 μg/cm2,浸泡在生理盐水中700 h后,肝素的释放速率先快后慢,最终趋于稳定,其表面肝素脱落量仅为0.78%.这说明聚乙烯亚胺-肝素涂层改性的聚氯乙烯材料具有良好的肝素稳定性与极低的脱落率.     

高能脉冲冷焊Fe基合金改性层的组织及性能

为了进一步提高核泵用钢的耐磨性能及抗空蚀性能,采用高能脉冲冷焊技术在304不锈钢表面制备了Fe基合金改性层.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对改性层的显微组织和相结构进行了分析,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机及超声波振荡空蚀仪分别对改性层的显微硬度、耐磨性与抗空蚀性能进行了研究.结果表明,改性层组织细密,且主要由基体相α-Fe和硬质碳化物相Cr_(23)C_6和Cr_7C_3组成,改性层的最高显微硬度可达510 HV,相对耐磨性为3.88.空蚀5 h后,改性层的失重量和表面粗糙度分别约为304不锈钢基材的1/5和1/6.     

水工混凝的空蚀试验及抗空蚀性能

利用旋转圆盘空蚀试验装置,通过在拟定水流条件下对不同配合比混凝土材料的抗空蚀试验,测定并分析了该类蚀材的抗空蚀行为。结果表明,水工混凝土在空蚀荷载的交变应力应变和单向应力应变作用下,其空蚀特征参数（如失重率、麻点率、表面裂缝、潜伏时间等）与疲劳特性指标（如断裂韧性、弹模、强度、硬度等）具有良好的相关关系。     

Cavitation erosion behavior of WC coatings on CrNiMo stainless steel by laser alloying

The WC powder was precoated on the surface of CrNiMo stainless steel and then made into an alloying layer by using the laser alloying technique.Phases in the layers were investigated by X-ray diffraction (XRD) analysis and surface morphologies after cavitation erosion were observed with the help of scanning electron microscopy (SEM).The cavitation erosion behavior of the CrNiMo stainless steel and WC laser alloying layer in distilled water was tested with the help of ultrasonic vibration cavitation ero-sion equipment.The results showed that the thickness of the laser alloying layer was about 0.13 mm.The layer had a dense micro-structure, metallurgically bonded to the substrate, and no crack had been found.The cavitation erosion mass loss rate of the laser al-loying layer was only 2/5 that of the CrNiMo stainless steel.The layer had better cavitation resistance properties because of its met-allurgical combination and the strengthening effects of the precipitate phases.     

Numerical study on fatigue damage properties of cavitation erosion for rigid metal materials

Cavitation erosion is an especially destructive and complex phenomenon. To understand its basic mechanism, the fatigue process of materials during cavitation erosion was investigated by numerical simulation technology. The loading spectrum used was generated by a spark-discharged electrode. Initiation crack life and true stress amplitude was used to explain the cavitation failure period and damage mechanism. The computational results indicated that the components of different materials exhibited various fatigue lives under the same external conditions. When the groove depth was extended, the initiation crack life decreased rapidly, while the true stress amplitude was increased simultaneously. This gave an important explanation to the accelerating material loss rate during cavitation erosion. However, when the groove depth was fixed and the length varied, the fatigue life became complex, more fluctuant than that happened in depth. The results also indicate that the fatigue effect of cavitation plays an important role in contributing to the formation and propagation of characteristic pits.     

船用离心泵的汽蚀现象与解决措施

通过对船用离心泵汽蚀现象的分析,阐述了离心泵汽蚀的危害,进而提出了避免离心泵产生汽蚀的措施,对船用离心泵轮泵的设计、安装和使用有参考意义。     

Galvanic effects on cavitation damage for 1Cr13 stainless steel

Based on the electric-spark principle, a new kind of cavitation damage testing apparatus was designed, which could produce the bubble. Bubbles collapsed and acted on a small surface area of the alloy surface, so an intensive electrochemical inhomoge-nous state would be induced and lead to the existence of surface galvanic effect on the alloy. The galvanic effect of 1Cr13 SS during cavitation damage has been quantitatively investigated in NaCl solution. The results show that intensive galvanic effect of 1Cr13 SS during cavitation damage appears the potential of the damaged area shifting negatively with the bubble collapse and simultaneously the galvanic current generates. The mass loss of alloy due to cavitation increases with the bubble quantity, and increases with the in-     

抗气蚀材料的设计与涂层工艺研究

设计了P1731、P1732、P34213种抗气蚀涂层材料，采用等离子喷焊工艺在921钢基体上制备焊层．与1Cr18Ni9Ti、921钢在配制的人工海水中进行振动空蚀试验。结果表明：3种涂层材料均比1Cr18Ni9Ti、921钢抗空蚀能力提高3倍以上。同时对其中2种材料的成分组成、结构特点、SEM形貌、电极电位等方面进行分析，总结了抗气蚀涂层材料优异的抗空蚀性能。     

提高轴流泵抗汽蚀性能关键技术的综述

通过对轴流泵汽蚀破坏机理的分析研究,以轴流泵的汽蚀基本方程为出发点,分析了轴流泵产生汽蚀的原因,提出了抑制轴流泵空化和汽蚀的关键技术措施.可得出在确定转轮的结构参数时,采取（1）适当地增大转轮叶片低压处的直径,有利于减少汽蚀.（2）转速较低的水轮机以及离心泵,可适当加大下环的圆弧半径R2,使叶片的负荷分布较均匀,并适当地改变低压侧叶片的位置,以减少空泡的凝聚（3）采用优化了的叶型等性能以抑制空化与汽蚀的发生,从而为提高轴流泵汽蚀性能和优化设计及其应用奠定理论基础.     

CrMnB堆焊合金的空蚀行为

利用超声振荡空蚀实验设备研究了CrMnB堆焊合金的空蚀行为，实验结果表明：CrMnB堆焊合金抗空蚀性能显著高于0Cr13Ni5No马氏体不锈钢，堆焊合金中亚稳奥氏体在冲击力的作用下，诱发马氏体相变，提高堆焊合金表面的硬度和强度并吸收引起空蚀损伤的冲击能，是CrMnB堆焊合金具有很高抗空蚀性能的主要原因。