阀门气蚀是什么?

发布时间:2022-05-26 14:39:46阅读:189

阀门气蚀是什么呢?很多人听过气蚀,但不了解其中的具体情况,今天维替就来简单说说气蚀。

气蚀又称空蚀,当物质表面上的流体发生空化现象时,会在物质表面留下细小的麻点并逐渐扩大成洞穴状腐蚀破坏的凹坑,这种现场就称为气蚀。

气蚀-在工程领域的影响

现实生活中,一个能够体现空化巨大威力而产生气蚀的例子来自于水利领域。

下图是水坝的泄洪通道,高速水流产生巨大的负压区和大量的“气泡”,“气泡”溃灭在洞壁处挖了一个巨大的洞(红色箭头所指的是洞口,洞旁红圈所围住的白色部分是一个工作人员)。

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水坝溢洪道由于气蚀形成的大洞

为了避免这一问题,工程师通常采取“掺气减蚀”的办法,即通过专门的通路将外部不可凝结的空气通入到水蒸气空泡内部。溃灭过程中这部分掺进来的空气只会被压缩不会像水蒸气一样凝结相变,从而就像在空泡里增加了“弹簧”、“气垫”一样,减弱了溃灭的压力,保护了结构的完整性。

在水翼、螺旋桨、水轮机叶片等所处的流场中气蚀破坏也是非常常见的,空化产生局部高能冲击载荷进而诱导表面的气蚀破坏(如下图),而压力脉冲的累积效应也能够诱发强烈的振动、噪声等问题。

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水轮机叶片空蚀

日本H2火箭由于非稳态空化引起了轴流泵诱导轮的振动破坏,最终导致了发射失败,类似的空化诱导振动问题在美国的火箭设计中也屡次被报道。螺旋桨空化噪声也是潜艇隐蔽性中的重要问题。因此,在高速水动力学领域,空化可以说是工程应用中的头号敌人。

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调节阀上的空化破坏则更加普遍,很多厂家采用曲折路径、多级降压和多孔节流的阀门结构形式防止气蚀发生。

气蚀-在自然界的影响

在自然界中也有许多的现象与空化气蚀相关,影响着许多水生动物的行为。

许多大型的哺乳动物或鱼类,游动速度能够超过15m/s,尾鳍处可能会产生“气泡”,出现类似空蚀的效果。 

有报道称,海豚游动的速度限制主要来自于空化,因为“气泡”溃灭会让它们觉得很痛。而金枪鱼因为尾鳍是骨质的,没有神经和疼痛感,据称瞬时最高时速能够达到160km/h。也有学者观察到金枪鱼尾鳍上由于气蚀形成的小坑。

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