水力機械兩相流綜述(完整版)
【正文】 底面進行觀察，發(fā)現(xiàn)空化不僅發(fā)生在螺旋槳上，而且發(fā)生在舵、龍骨，甚至船體本身。 2) 水力機械性能降低，離心泵過流部件表面被泥沙磨損后，凹凸不平，促進了水流的局部擾動和空化的發(fā)展，空化發(fā)展嚴重引起機組噪音，震動加劇，效率急劇下降，嚴重影響著水電站的運行質(zhì)量。關(guān)鍵詞：水力機械；空化；磨損；兩相流近幾十年來森林植被覆蓋率降低,環(huán)境惡化，水土流失嚴重,許多河流中的泥沙含量成倍增加，當含沙水流通過水力機械時，沙粒會對過流部件表面造成破壞。這不僅大幅度降低了水力機械的水力性能，而且在很大程度上威脅著水力機械安全穩(wěn)定性。在我國黃河干流上已建成的大中型水電站中，有4座都存在嚴重的空化空蝕、磨損破壞，特別是三門峽電站最為嚴重?？栈涂瘴g現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已有較久的歷史,早在1754年歐拉(Euler)研究水輪機理論時,曾意識到低壓流區(qū)水流產(chǎn)生空化的可能性。同年，人們發(fā)現(xiàn)了空蝕對水輪機材料的侵蝕。但由于處理移動界面的困難,使得早期尋求空泡潰滅的解析解研究進展不大。這樣大的應(yīng)力頻繁作用，足以引起材料表面局部塑性變形與硬化、變脆，產(chǎn)生疲勞，進而使材料破裂與剝落。渦流中心的壓力很低,在一定條件下，這個壓力遠小于液體的蒸汽壓，空化氣泡就在這個區(qū)域形成。水輪機中的空化類型根據(jù)空化發(fā)生的部位將水輪機空化分為以下四種基本類型1）翼型空化空蝕。引起機組振動和噪聲，使機組運行不穩(wěn)定，并在尾水管進口段邊壁形成空蝕破壞。近年來人們開始通過理論分析，在NS方程的基礎(chǔ)上建立流動模型，應(yīng)用數(shù)值分析的方法，研究空化流場的特性。空化破壞強度及其度量等方面己經(jīng)有了較為深刻的認識，形成了經(jīng)得起實踐檢驗的理論并找到了一些改善水力機械空化性能的途徑。 磨損分為普通磨損和局部磨損。磨損的試驗研究進展早期展開葉輪機械磨損研究的主要有Wellinger、Sautter、Zarzycki、Roco等，他們在磨損激勵、磨損規(guī)律及防磨措施方面取得了一定成果目前,流體機械磨損試驗研究主要從以下幾個方面出發(fā):試驗條件(速度、沖角等)對材料磨損破壞的影響、沙粒的特性對磨損破壞的影響、含沙量對磨損破壞的影響及材料本身抗磨損破壞性能等。當水中含有大量泥沙后。吳玉林利用兩相流動的多流體模型和KεAp兩相流湍流模型計算了渣漿泵葉輪內(nèi)的二維固液兩相湍流，并與實驗結(jié)果進行了對比；同時為了提高離心泵的抗磨蝕能力，吳玉林等人對泵內(nèi)固液兩相流的流態(tài)進行深入研究。王宏、王增璇、馬振宗等利用懸浮體固液兩相流顆粒群模型的理論研究成果,對在含沙水流中工作的水力機械轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的固液兩相流進行了數(shù)值模擬研究。近年來，人們對于含沙水流中的空化問題已做了一些研究，研究主要集中在理論分析和試驗研究方面。2）空蝕對泥沙磨損起保護作用，在一定條件下單純的泥沙磨損破壞比兩者聯(lián)合作用時的破壞更強。由于顆粒相互沖撞抵消了氣泡潰滅時作用于表面的部分能量，以及泥沙對過流表面的拋光作用減少了空蝕的強度，加之近壁流層中泥沙的屏蔽作用，空蝕作用力減弱，表面的破壞作用主要是磨損損壞。 水利水電科學研究院在各種空化試驗設(shè)備上如水洞、轉(zhuǎn)盤儀和磁致伸縮儀上進行的試驗，以及采用黃河沙和塑料沙進行的空化和磨蝕試驗發(fā)現(xiàn):在含沙量小時，含沙量的增加對空化和磨蝕起促進作用。兩相流或多相流體力學是近40年來非?；钴S的一個研究領(lǐng)域。描述兩相流的模型，走過了一個從簡單到復(fù)雜的過程。參考文獻【1】 許洪元，[J].水利學報，1997，(9):1217【2】 高瑛，李淑紅，[J].水泵技術(shù)，2005(2)【3】 [J].,4452【4】 [J].,5154.【5】 高忠信、.水輪機轉(zhuǎn)輪固液兩相三維紊流計算及磨損預(yù)估[J].、張世雄、3743【6】 楊敏官、劉棟、高波、楊波、安華民。結(jié)合CFD，F(xiàn)LUID軟件進行數(shù)值模擬。進入九十年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和各種湍流模型的建立，固液兩相流在理論上和應(yīng)用上都有了很大發(fā)展。鐵占續(xù)等人對含沙水空蝕下離心泵損傷情況進行了研究，發(fā)現(xiàn)含沙水空蝕與無空蝕下的磨損，它們的損傷部位不同。認為含沙量少將促進空蝕，含沙量大將制約空蝕。清華的黃繼湯等通過靜止液體中的空泡潰滅實驗證明，含沙狀態(tài)下，空泡在固壁附近的潰滅壓強減小20%60%。對空化與磨損的聯(lián)合破壞作用關(guān)系觀點不一，主要有以下幾種觀點。唐學林等人在兩流體模型的基礎(chǔ)上，利用k
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