水力機(jī)械兩相流綜述-資料下載頁(yè)
2025-06-25 11:57本頁(yè)面
【正文】 下，這造成聯(lián)合破壞較之任一單獨(dú)作用損壞的多。并且認(rèn)為單獨(dú)泥沙沖刷不會(huì)對(duì)材料構(gòu)成大的損壞，故關(guān)鍵在于防空蝕。，沙粒穿透邊界層的沖擊動(dòng)能幾乎完全減少，對(duì)沖刷表面無(wú)磨損作用。，磨損輕微，對(duì)沖刷表面無(wú)需采用抗磨措施。由于顆粒相互沖撞抵消了氣泡潰滅時(shí)作用于表面的部分能量，以及泥沙對(duì)過(guò)流表面的拋光作用減少了空蝕的強(qiáng)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。4）四川大學(xué)鄧軍等在分析前人試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了湍流邊壁的碎發(fā)現(xiàn)象引起“掃蕩磨損”的概念。認(rèn)為含沙量少將促進(jìn)空蝕，含沙量大將制約空蝕。河海的黃細(xì)彬等根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出了混凝土壁面上的磨蝕率公式，認(rèn)為:含沙水流的磨蝕率隨摻氣濃度、材料強(qiáng)度的增大而減小，隨水流速度、含沙量的提高而增大。試驗(yàn)研究 :趙萬(wàn)勇通過(guò)對(duì)甘肅景電一期、二期提灌工程各級(jí)泵站多年現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究，分析了泵空蝕與泥沙磨損原因，結(jié)果表明:空蝕伴有泥沙，會(huì)使破壞程度成倍增加。在無(wú)法減少泥沙的情況下，可改進(jìn)葉輪形狀，以避免誘發(fā)空蝕，也可采用耐空蝕材料等方法提高葉輪使用壽命。一個(gè)實(shí)驗(yàn)葉輪在修改了葉片形狀后增加壽命1倍。另一個(gè)用鋼板制成的葉輪其壽命提高了4倍以上。 水利水電科學(xué)研究院在各種空化試驗(yàn)設(shè)備上如水洞、轉(zhuǎn)盤儀和磁致伸縮儀上進(jìn)行的試驗(yàn)，以及采用黃河沙和塑料沙進(jìn)行的空化和磨蝕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在含沙量小時(shí)，含沙量的增加對(duì)空化和磨蝕起促進(jìn)作用。在含沙量大時(shí)，含沙量的增加對(duì)空化和磨蝕起制約作用，在兩種相反作用之間存在一個(gè)稱為臨界含沙量的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。鐵占續(xù)等人對(duì)含沙水空蝕下離心泵損傷情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)含沙水空蝕與無(wú)空蝕下的磨損，它們的損傷部位不同。①含沙空蝕時(shí)，葉片壓力面進(jìn)口損傷較輕，出口較重。無(wú)空蝕磨損時(shí)，正好相反。②含沙空蝕時(shí)，后蓋板上葉片進(jìn)口兩側(cè)及蓋板上進(jìn)口從軸向到徑向拐彎處都有損傷，但較輕。無(wú)空蝕磨損時(shí)，上述部位損傷較重。文獻(xiàn)根據(jù)前人研究成果指出,采用黃河小浪底河灘的天然砂進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明混凝土等脆性材料的平均磨蝕率均隨水流含沙量的增大而增大,并沒(méi)有明顯的峰值。兩相流或多相流體力學(xué)是近40年來(lái)非?；钴S的一個(gè)研究領(lǐng)域。兩相流或多相流廣泛存在于自然界及工程實(shí)際中，如大氣中的云霧，含塵空氣，核反應(yīng)堆的冷卻，石油與天然氣的開采與運(yùn)用，生物體中的血管，粉料或粒料的氣力或液力管道輸送，粉塵的分離與收集，葉片機(jī)械中的多相流動(dòng)等。進(jìn)入九十年代，隨著計(jì)算機(jī)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。水力機(jī)械中固液兩相流動(dòng)的研究，是水力機(jī)械抗泥沙磨損研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。對(duì)水力機(jī)械的混水設(shè)計(jì)和抗磨材料的研制都有重要意義。兩相流或多相流是非常復(fù)雜的，由于各相界面的存在，各相運(yùn)動(dòng)量在界面上要發(fā)生跳躍，通過(guò)界面處相間會(huì)發(fā)生質(zhì)量，動(dòng)量與能量的傳遞。作為兩相流的整體運(yùn)動(dòng)又與兩相的體積濃度、顆粒的形狀和大小、兩相的密度、粘性和相間的滑移速度等諸多因素相聯(lián)系。對(duì)于實(shí)際問(wèn)題，這些影響因素的范圍很大，要找到一個(gè)能適用于所有情況的模型幾乎是不可能的，不得不把實(shí)際問(wèn)題分成若干情況，對(duì)于每一種情況使用一種最為適合的方法來(lái)處理。描述兩相流的模型，走過(guò)了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程。人們根據(jù)各種流動(dòng)的特點(diǎn)建立了不少模型，如單流體動(dòng)力學(xué)模型、單流體模型、顆粒軌道模型、雙流體模型等。結(jié)合CFD，F(xiàn)LUID軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。1）目前對(duì)于水輪機(jī)中含沙水流空蝕與磨損相互關(guān)系的研究還很少見，主要停留在理論分析和試驗(yàn)階段。2）對(duì)含沙水流中空蝕作用下的水輪機(jī)過(guò)流表面快速損壞機(jī)理及內(nèi)部空化流動(dòng)具體形態(tài)的認(rèn)識(shí)還不足，很大程度上制約了流體機(jī)械過(guò)流表面空化空蝕問(wèn)題的解決。3）對(duì)于水輪機(jī)空化與磨損聯(lián)合作用所進(jìn)行的數(shù)值模擬研究分析尚無(wú)報(bào)道。4）水力機(jī)械的設(shè)計(jì)理論大都以單相流一元設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，最好的理論也是理想化的單相二元理論，而含有大量固體顆粒的兩相流在物理性質(zhì)和流動(dòng)特性方面發(fā)生了變化。因此，水力機(jī)械的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方法與水力設(shè)計(jì)條件不相符合，導(dǎo)致了水力機(jī)械性能的惡化。參考文獻(xiàn)【1】 許洪元，[J].水利學(xué)報(bào)，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(jī)轉(zhuǎn)輪固液兩相三維紊流計(jì)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。離心泵葉輪內(nèi)部液固兩相湍流的數(shù)值模擬[J].水泵技術(shù),2006，1430【7】 [D].
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