华中科技大学：《水力机械原理与设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 叶片式流体机械的空化与空蚀

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 本章涉及的主要内容 叶片式水力机械的空化与空蚀机理 水力机械的空化参数 空化与空蚀的防护与改善措施 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

本章涉及的主要内容 ➢ 叶片式水力机械的空化与空蚀机理 ➢ 水力机械的空化参数 ➢ 空化与空蚀的防护与改善措施 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 第一节叶片式水力机械的空化与空蚀机理 空化及空蚀机理 (一)空化现象 空化区 基本定义 由于压力的变化而导致 收缩断面 的液流内的空泡的产生、 发展和溃灭过程以及由 此而产生的一系列物理 和化学变化,称为空化 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

第一节 叶片式水力机械的空化与空蚀机理 （一）空化现象 基本定义 由于压力的变化而导致 的液流内的空泡的产生、 发展和溃灭过程以及由 此而产生的一系列物理 和化学变化，称为空化 一、空化及空蚀机理 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 空化发展过程 压力降低汽化空泡形成 压力升高空泡溃灭 外特性下降 材料破坏 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

空化发展过程 压力降低 汽化 空泡形成 压力升高 空泡溃灭 材料破坏 外特性下降 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 (二)空化初生 液体的抗拉强度 实测最大26-27Mpa 理论值160~325Mpa 初生空泡的平衡条件 2r+rp=兀rPva 2 p= p =74×10-2N/m 空化核 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

（二）空化初生 液体的抗拉强度 实测最大26~27 Mpa 理论值160~325 Mpa  ＝7.4×10－2 N／m 初生空泡的平衡条件 2 r ＋ r 2p＝ r 2pva r p pva 2 = − 空化核 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 (三)空蚀破坏机理 任何固体材料(包括化学惰性的、非导电的、甚至高 强度的),在任何液体(包括海水、淡水、化学惰性 液体、甚至金属性液体如汞、钠等)的一定动力条件 作用下,都能引起空蚀破坏。 微射流理论 148μs 射流速度100~300ms 159s 压力 705×108Pa 微射流直径2~3μm 冲抗直径220um 冲击次数100~1000/scm2 固体表面 其他因素: 固体表面破坏面积 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

（三）空蚀破坏机理 任何固体材料（包括化学惰性的、非导电的、甚至高 强度的），在任何液体（包括海水、淡水、化学惰性 液体、甚至金属性液体如汞、钠等）的一定动力条件 作用下，都能引起空蚀破坏。 微射流理论 射流速度 100 ～300 m/s 压力 7.05108 Pa 微射流直径 2~3 m 冲抗直径 2~20 m 冲击次数 100~1000/s-cm2 其他因素： HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 微射流 ○8 C ○ OA○ HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

微射流 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 (四)空化现象的分类(按形态和产生原因) 1)游动型空化 2)固定型空化 3)旋涡型空化 汽泡产生区 4)振动型空化 空腔 汽泡溃灭区 周期性回流 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

（四）空化现象的分类（按形态和产生原因） 1）游动型空化 2）固定型空化 3）旋涡型空化 4）振动型空化 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 旋涡型空化 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

旋涡型空化 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 泵叶轮的空化 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

泵叶轮的空化 HSJ

四章叶片式水力机械的空化与空蚀 二、空化数 翼型的压力系数 P1=p0=1 pwo 最低压力点 min P K po-p min pmIn HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

二、空化数 翼型的压力系数 2 0 1 2 0 1 0 1 2 1         = − − = w w w p p C p  最低压力点 2 0 max 2 0 min 0 min 1 2 1         = − − = w w w p p C p  2 0 0 2 1 w p p K Va  − = min 2 0 0 min 2 1 i C p w p p K = − − =  HSJ