氣蝕
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-07
氣蝕的實例教程
氣泡形成、增長，直到崩潰破裂以至造成材料侵蝕的過程稱為氣蝕[]。
為研究方便，根據觀測到的氣泡形態，把氣蝕分為以下四種：
（1）移動氣蝕。是指由于單個瞬間氣泡或小的空穴所形成的氣蝕。這些氣泡在液體中形成，并隨液體流動而增長、收縮，以至崩潰。氣泡量多時，即呈云霧狀。
（2）固定氣蝕。是指附著在繞流體固定邊界上的氣穴所形成的氣蝕。固定氣蝕的氣穴與液體有光滑的分界面，分界面上往往可觀察到小的移動氣泡。
（3）旋渦氣蝕。是指在旋渦中心產生的氣泡，旋渦中心處的速度大、壓力低，易使液體汽化產生氣泡。旋渦氣蝕可以是移動型的，也可以是固定型的。軸流泵葉片端部會產生這種氣蝕。
（4）振動氣蝕。是指液體中因連續高振幅、高頻率的壓力波所形成的氣蝕。
固壁振動時，在液體中產生壓力脈動，振動達到一定強度后，將使液體壓強下降到引起振動氣蝕。此時在液體和固壁交界處將產生氣泡。內燃機的氣缸套中可發生這種氣蝕，在泵中并不多見，但人們利用這種類型的氣蝕研制了磁致振動伸縮儀，用于研究材料抗氣蝕破壞的能力。
離心泵葉輪中經常觀測到移動氣蝕和固定氣蝕。發生氣蝕時，會產生噪聲和振動。氣泡崩潰時，微細射流的高速沖擊將產生噪聲，在泵附近還將感到振動。在小型泵中，有時并不為人們所感知，這是因為周圍其他來源的噪聲把氣蝕噪聲掩蓋起來了。在抽水機站中，這種噪聲易于感知。因此，氣蝕噪聲的嚴重性往往取決于設備的情況，嚴重的氣蝕噪聲甚至像尖銳的呼嘯聲。
離心泵內的氣蝕噪聲與氣蝕發展的情況有關。泵內氣蝕初生時，由于氣泡崩潰時微細射流的沖擊作用而產生噪聲。隨著氣蝕的發展，噪聲的分貝數也逐級增大，其值在泵發生“斷裂”工況之前達到最大。由于氣蝕的進一步發展，液體中的氣泡增多而起到緩沖作用，所以噪聲在斷裂工況之前達到最大后又很快降低，在斷裂工況時噪聲下降到最小。
展開 一、在離心泵的氣蝕診斷方法
泵的使用者一般或無法利用制造廠采用的方法來判定泵的氣蝕是否發生，即流量一定時揚程的下降來判定氣蝕是否發生的方法。在役泵是否發生氣蝕，除在氣蝕破壞后觀察法外，還可以采用超聲波法、離心泵體外噪聲法、振動法等方法判斷。
1、觀察法
這種方法是在事后觀察，根據破壞的表面形狀來進行判斷。由于氣蝕、鑄造氣孔、沖刷磨損、腐蝕等均會造成金屬表面形狀與理想形狀的不同。氣蝕破壞的金屬表面通常顯現蜂窩狀，它是由局部高速水擊打金屬而使金屬表面疲勞破壞，所以蜂窩孔一般是與外部相通的，大多數的坑槽與金屬表面垂直。鑄造缺陷的疏松往往深藏在金屬內部，有時由于水流的沖刷將金屬內部的疏松、氣孔呈于表面而誤認為足氣蝕，但用機械的方法繼續除去表面時會發現其內部仍有氣孔。沖刷磨損痕跡往往出現與水流方向相同的溝槽，但要注意是否有水流的旋渦。
2、噪聲法
這種方法比較簡單，可以不與泵體接觸。但由于噪聲法受周闈環境噪聲的影響較大，當顯示其強度最高時。一般水泵氣蝕已達到非常強烈的階段，這時入耳已能通過強烈的氣蝕爆裂聲判別氣蝕工況。因此，離心泵體噪聲法不太適合現場監測氣蝕的發生。
3、振動法
通過加速度計探頭測量泵體振動頻率的一種方法，方法簡單，但靈敏度較低。特別對于大泵，泵體剛度大。對泵內局部氣蝕引起的氣泡潰裂所產生的激振反應遲鈍， 同時，泵上振源較多。由于氣蝕引起的振動常被掩沒在其他振動之中。因此，振動法只適宜作為現場監測汽蝕的輔助手段。
4、超聲法
超聲波法測量氣蝕方法簡單，調試方便，且不受其他環境噪聲的干擾，對氣蝕的發生和發展敏感性強。因此，作為泵站現場監測氣蝕處一種比較理想的方法。
展開 采用抗氣蝕的材料。實踐表明，材料的強度、硬度、韌性越高，化學穩定性越好，抗氣蝕的性能越強。
02
提高進液裝置有效氣蝕余量的措施
增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量。
減小吸上裝置泵的安裝高度。
將上吸裝置改為倒灌裝置。
減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少彎管和閥門，盡量加大閥門開度等。
降低泵入口工質介質溫度（當輸送工質接近飽和溫度時）。
以上措施可根據泵的選型、選材和泵的使用現場等條件，進行綜合分析，適當加以應用。
離心泵在啟動過程和工作過程中如果操作不當或者液體在低壓區氣化，則會造成氣縛和氣蝕現象的發生。
氣蝕和氣縛現象對于離心泵會造成嚴重的損壞，因此今天來帶大家詳細了解兩種現象發生的原因和相應的預防措施，從而盡量避免在工作中氣蝕和氣縛現象的發生，保證離心泵的正常高效的運轉。
”氣縛”：由于泵內存氣，啟動泵后吸不上液的現象，稱“氣縛”現象。“氣縛”現象發生后，泵無液體排出，無噪音，振動。為防止“氣縛”現象發生，啟動前應灌滿液體。
“氣蝕”：由于泵的吸上高度過高，使泵內壓力等于或低于輸送液 體溫度下的飽和蒸汽壓時，液體氣化，氣泡形成，破裂等過程中引起的剝蝕現象，稱“氣蝕”現象，“氣蝕”發生時液體因沖擊而產生噪音、振動、使流量減少，甚者無液體排出。為防止“氣蝕”現象發生；泵的實際安裝高度應不高于允許吸上高度。
展開 渦輪機械應用
典型的氣蝕應用是生成泵的 NPSH-Head 曲線。該曲線顯示了泵的揚程將如何隨著凈正吸入揚程 (NPSH)（泵的入口壓力與蒸汽壓力之間的差值）而降低。通過分析下面的曲線，泵用戶可以獲知氣蝕的開始情況，以及在氣蝕變得過于強烈之前，他們可以在特定的工作點操作泵（通常稱為 NPSHr，例如，對應于 NPSHr）。 3%）。高氣蝕現象是泵產生的揚程的巨大損失。對于 NPSH（所用系統的函數）和 NPSHr（所安裝泵的屬性），使該 NPSH 高于 NPSHr 至關重要，以避免泵損壞和無法忍受的噪音。
NPSH 揚程曲線可以通過在泵的定義工作點逐步增加蒸氣壓來進行數值計算。蒸汽壓的增加將導致 NPSH 減小、氣蝕面積增大，并且當氣蝕變得過于廣泛時泵揚程下降。下面給出了 SHF 泵的示例。人們可以看到泵葉片前緣處的氣蝕如何增加，而 NPSH 則不斷減小，直到覆蓋了葉片的一大部分。
網格劃分策略
所有這些測試用例都有一些共同點：由于我們正在尋找局部流動特性、壓力梯度、薄層或空化氣泡，因此必須具有密集且均勻的網格。如果沒有這樣的網格，正確的物理很容易丟失，甚至無法捕獲。此外，大多數時候，空化是一種不穩定的現象，因此很難預測。它將位于哪里？會有多激烈？諸如此類的問題就是為什么要實施基于空化準則的動態網格自適應。在模擬過程中，解算器會在必要時調整網格并進行細化，以揭示過于粗糙的網格上是否存在空化。
結論
這篇文章的主要信息是，根據目標選擇正確的道路至關重要。意識到氣蝕的存在就足夠了嗎？是否應該考慮性能預測？建模應該有多準確？這些問題的答案將導致不同的網格尺寸和許多需要求解的方程。CPU 時間將受到相應影響。網格密度和均勻性在所有情況下都是至關重要的，不能被忽視。
展開 
氣蝕的最新內容
同時開展低溫消泡性能測試，以保障流場的均一性，杜絕微觀氣蝕與局部熱點隱患。
推薦閱讀
深度解讀：GB 29743.2-2025《機動車冷卻液 第2部分：電動汽車冷卻液》
原子力顯微鏡（AFM）在電池電極層的表征應用
利用DSC/TGA精準評估正極材料熱穩定性，筑牢動力電池安全防線
高壓下的穩定可靠性
高壓工況是對閥門密封性和結構強度的巨大考驗，很多普通閥門在長期高壓下容易出現內泄漏增加、閥芯磨損加劇等問題，IMI Norgren 的伺服高壓比例閥專為極端環境設計，采用特種合金材料和優化的流道設計，不僅耐高壓沖擊，還能有效減少氣蝕和噪音，獨特的密封技術確保了在長時間運行后，依然保持優異的零泄漏性能，大幅降低了維護成本和停機風險。
4.
耐高壓與抗氣蝕設計
面對高壓小流量帶來的高流速沖擊，諾冠閥門內部采用了特殊的多級降壓結構或硬化處理材料，這種設計不僅有效避免了氣蝕對閥座的破壞，還將高壓能量逐級釋放，使得流體在通過閥口時更加平穩，從而在源頭上消除了流量脈動。
聽聲音： 正常工作的比例閥聲音平穩，若聽到高頻嘯叫，可能是氣蝕現象或先導級振動；若出現不規則的撞擊聲，則可能意味著閥芯卡滯或內部零件松動。
看參數： 密切關注系統的壓力波動和流量響應曲線，如果發現在相同輸入信號下，輸出壓力建立緩慢或不穩定，往往是內泄漏增加或反饋傳感器漂移的信號。
同時液體管路中應避免突然的截面變化或90°急彎緊鄰流量計入口，以免產生空化或氣蝕，干擾測量信號。
同時，針對軸向柱塞泵的氣蝕難題，Cradle CFD結合拉伸網格、多相流模型以及空化模型，實現了活塞運動與氣蝕過程的全流程仿真，從網格生成到侵蝕指數評估提供了完整的解決方案。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件專家蔣釗，在直播間中講師將深入講解泵閥領域基于Cradle CFD的流體解決方案，以及結合多個實際案例介紹Cradle CFD仿真技術的創新應用與賦能價值。敬請關注！
鑒于對溢洪道槽底及粗糙元件（REs）可能產生氣蝕損傷的擔憂，進行了額外的模擬，測試在粗糙元件上游立即安裝坡道對流動條件的影響。溢洪道1的粗糙元件幾何形狀見圖1。
改進的溢洪道1射流3D視圖：10000立方英尺/秒流量（左），13000立方英尺/小時流量（右）
最終模型結果用于評估在不同流量條件下，這些改動對下游項目總溶解氣體（TDG）水平的影響。
下方影片是兩個案例的完整填充動畫，控制了影片輸出頻率可清楚表示填充各階段的區域，有助于了解熔體前沿的進料方向、速度、氣蝕引起的模具腐蝕、以及澆口配置可能導致的潛在問題。
這些氣泡會導致液壓系統中的氣蝕，損壞液壓元件的表面，降低系統的工作可靠性。同時，氣泡還會降低液壓油的體積彈性模量，影響系統的響應速度和控制精度。在一些高精度液壓控制系統中，氣泡的產生可能導致系統失控和嚴重后果。
p1 產生氣泡的液壓油
二、低溫對液壓油的影響
1.低溫會增加液壓油的粘度。高粘度液壓油會增加液壓系統的啟動阻力，使設備難以啟動。
本期直播以Cadence Fidelity為工具，圍繞“全自動化結構網格劃分”，“計算魯棒性”，“氣蝕”以及“性能優化”等為主題展開討論水泵水輪機CFD模擬解決方案和應用。
