流体机械原理水力机械的空化与空蚀.ppt

WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY一、空一、空蚀蚀1、机理当低压区的压力降至当时水温条件下的饱和汽化压力时，流动的水体空化，其中的微核生长成空泡乃至空穴，这些空泡和空穴在随后的高压区里受压，反弹直至空泡迅速凝结而完全溃灭及由此而产生的一系列物理、化学过程。4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY 1）初生条件2）3）受压、反弹、溃灭 反弹：上千次/秒速度快，过程极短；4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY2、分类 1）2）4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY3、危害 低比速 中比速 高比速4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY二、空化数（汽二、空化数（汽蚀蚀数）数）1、压力系数（绝对压力高出环境压力的相对数）1）单翼型：（）2）叶栅：（）与环境无关。2、空化数（临界压力低于环境压力的相对数）环境压力场特性，与翼型（栅）的流动特性无关（大好）。4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY1）单翼型：2）叶栅：（环境移至叶栅进口）3、初生空化数（临界）翼型（栅）本身的特性与环境无关（小好）。4-1 空化和空空化和空蚀蚀机理机理 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 一、水泵一、水泵1、汽蚀余量定义单位重量水体在水泵进口断面上所具有的高出当时水温条件下的饱和汽化压力的富裕能量,以换算到水泵基准面的米水柱高表示。水泵基准面（计算基准面（安装基准面）：WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY 4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY定义式 1）必需汽蚀余量定义泵内叶片进口边最低压力点 的压力等于当时水温条件下的饱和汽化压力时，水泵的汽蚀余量。定义式（汽蚀基本方程）物义：断面间的流动损失及压降 4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY2）安全汽蚀余量定义考虑了安全量的最小汽蚀余量。定义式3）有效（装置）汽蚀余量定义吸水装置为水泵提供的有效汽蚀余量。定义式4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY2、吸上真空度定义水泵进口断面上的真空度，以换算到水泵基准面的米水柱高来表示。定义式：与 之间的关系 1）临界吸上真空度定义标准状态下 ，与 相对应的真空度。4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY 定义式非标准状态令Hs与h关系式中的h为hr，代如上式得：2）允许吸上真空度定义考虑了安全量的最大吸上真空度。定义式4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY同理有：3）装置吸上真空度定义水泵进口断面上实在的吸上真空度。定义式标准状态下有：二、水轮机二、水轮机1、出口断面（低能低压断面）2、安装基准面和计算基准面不统一4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY 3、流向相反水头损失的符号相反 4、实用无量纲空化数 1）电站汽蚀系数（空化系数）4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY2）汽蚀系数（空化系数）3）安全汽蚀系数 5、在 中不计 以更偏安全。4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY三、相似律及综合判数三、相似律及综合判数1、相似律：2、汽蚀比转数：（比叶轮 ）西方国家常用：（比叶轮 ）国际推行：（无量纲、单位制统一）4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY四、安装高度四、安装高度1、水轮机1）计算吸出高度由 变形有：考虑：（海平面）；（525）4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY每爬高900m 即：则有实有计算式：2）工程吸出高度2、水泵4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY 3、讨论1）是工况的函数，所以在计算 时，实际上有在一个控制工况的选择问题2）3）4）5）理论上安全；实际影响因素还很多。4-3 4-3 空化的模拟及热力学效应空化的模拟及热力学效应不讲。4-2 水力机械的空化参数水力机械的空化参数 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY4-4 防防护护及改善措施及改善措施 总体上是和提高效率相互矛盾的。一、降低必需汽蚀余量一、降低必需汽蚀余量1、设计2、选型：选择小余量和高效率一起综合考虑。二、提高装置汽蚀余量二、提高装置汽蚀余量1、2、WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY三、专项技术三、专项技术 1、诱导轮 4-4 防防护护及改善措施及改善措施 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY2、超汽蚀翼型 4-4 防防护护及改善措施及改善措施 WUHANUNIVERSITY“三三创创”教育教育工工作座谈会作座谈会张澍张澍 WUHAN UNIVERSITY3、抗汽蚀材料4、增压5、补气。4-4 防防护护及改善措施及改善措施