1、高速水流課程論文對空化空蝕現象的理解及實例姓名： 楊學號： 班級： 水利與生態工程學院對空化空蝕現象的理解及實例1、背景隨著世界在建或待建的泄洪建筑物高度的增加，高速水流空化空蝕成為水利界普遍關注的問題。受施工條件等客觀因素限制，在溢流壩、泄洪洞、陡槽等泄洪建筑物中普遍存在不平整突體，高速水流流經不平整突體時，極易誘導空化，當空化水流由低壓區流到壓力升高區便會產生空蝕破壞。為了減免高速水流空化產生的空蝕破壞，經濟而有效的措施是在低壓空化區上游設置摻氣設施強迫摻氣。半個多世紀以來，在泄水建筑物過流壁面摻氣減蝕措施方面研究的比較普遍深入，但關于摻氣濃度與空化空蝕各相關量之間的對應關系的研究成果較少

2、，有待作深入研究。【1】2、有關空化空蝕的概念當液體在恒壓下加溫，或在恒溫下用靜力或動力方法減壓，到一定時候就會有蒸氣氣泡或充滿氣體與蒸氣的空泡出現并發育生長。液體在恒壓下加熱而在其內部形成汽相的物理現象稱為沸騰，液體在溫度基本不變的條件下由壓力下降形成汽相的過程稱為空化。液體流經的局部區域，若其壓強低于某一臨界值，液體也會發生空化。在低壓區空化的水流挾帶著大量的空泡形成兩相流，而在水流流經下游壓強較高的區域時，空泡又將潰滅，因此空化現象包括空泡的發生、發育和潰滅，其為一非恒定過程。空泡潰滅的過程中將會產生極大的壓強，其值可高達幾千個大氣壓。當空泡的潰滅出現在緊靠邊壁某一距離范圍內，固體邊壁將

3、受到持續不斷地沖擊作用，造成材料的斷裂或疲勞破壞發生剝蝕，這種現象叫空蝕。剝蝕掉的材料顆粒或碎屑被水流沖走以后，固壁表面將形成凹坑。對于混凝土與巖石構成的固壁，隨著空蝕坑深度的增加，水流將對材料產生直接的動力作用，使其受到進一步破壞，從而直接影響到建筑物的壽命，甚至造成整個建筑物破壞。【2】3、泄水建筑物空蝕實例九浴溪水電站水輪機空蝕九浴溪電站是一個運行30余年的老電站，其2、3、4號機組為zd510lh180的老型號軸流定槳式水輪機組。自1981年運行以來，2、3、4號機組水輪機轉輪空蝕破壞比較嚴重，主要是由于間隙空蝕引起。該情況造成機組大修周期縮短，檢修難度及工作量增大，對水輪機組的經濟穩

4、定運行構成威脅。造成九浴溪電站的2、3、4號機組的水輪機較嚴重的間隙空蝕損壞的原因有以下幾個方面：水輪機空化性能差。zd510轉輪機型是上世紀50年代末從前蘇聯引入，該型號轉輪缺陷較多，空化性能差，由于輪葉外圓過小，葉片容易受到較嚴重的空蝕破壞。輪緣間隙過大。三臺水輪機輪緣間隙均達2mm3mm，最寬的地方達3.5mm，為一般取值的2倍左右。葉片安裝角不為0°，造成輪緣間隙沿葉片旋轉樞軸向兩側增大，這樣會增大間隙空蝕區域。zd510轉輪輪葉扭角過小，翼型流速分布不好；葉片頭部形狀不好，進水邊較薄，頭部圓弧較小，對工況點的適應性較差。當來流角度變化時，必產生一定的沖角，導致葉片進口邊背面脫流產生空蝕。空蝕補焊時，保持葉片型線不好，導致局部壓力降低和產生局部空蝕。zd510轉輪材質為zg25碳鋼，這種材料的抗空蝕穩定性低，也是葉片遭到較嚴重空蝕破壞的原因之一。【3】4、空化的影響空化現象所造成的影響主要有：造成建筑物表面的空蝕破壞；改變液體的動力學特性；引起結構物振動；產生噪聲。但只要對其加以控制和利用，還是可以為人們服務的。【2】5、水工建筑物減免空蝕措施減免泄水建筑物空蝕破壞的方法可歸結為以下幾條：1選用合理的過流邊