流體力學現象之-“空蝕”
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當液體在與固體表面接觸處的壓力低于它的蒸汽壓力時,將在固體表面附近形成氣泡。另外,溶解在液體中的氣體也可能析出而形成氣泡。隨后,當氣泡流動到液體壓力超過氣泡壓力的地方時,氣泡便潰滅,在潰滅瞬時產生極大的沖擊力和高溫。固體表面經受這種沖擊力的多次反復作用,材料發生疲勞脫落,使表面出現小凹坑,進而發展成海綿狀。嚴重的其實可在表面形成大片的凹坑,深度可達20mm。空蝕的程度以空蝕強度來衡量。空蝕強度常用單位時間內材料的減重、減容、穿孔數和表面粗糙度變化作為特征量。
輪表面空蝕后的凹坑
因空蝕而嚴重損壞的葉輪
空蝕過程分為幾個階段:最初只有材料表面的變形或少量減重,形成空蝕潛伏區,然后單位時間的減重突然增大,形成空蝕加速區,過些時間后,單位時同的減重慢慢減小,形成空蝕減速區;最后,單位時間的減重基本不變,形成空蝕穩定區。因為液體和材料的性質不同,上述各個階段中的變化也有差異。
空蝕是空化的后果,但并非所有空化都造成材料的損壞,只有不穩定的空化,如不定常流動中出現的空化或封閉空泡的尾端,才會引起空蝕。因此,空蝕往往出現在物體的局部區域。空蝕的機理與材料受固體微粒或液滴沖擊而損壞是不同的。為消除和減輕空蝕損壞,運動部件應在盡可能穩定的條件下運轉。消極的辦法是在可能發生空蝕的部位涂上或包上彈性強的材料,或注入氣體以吸收空泡潰滅所輻射的能量,也可用化學防腐方法來減輕空蝕過程的腐蝕作用。
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