旋转圆盘空蚀实验设备电机功率的选择

介绍了两种计算旋转圆盘空蚀实验设备电机功率的方法,分别是通过计算流体冲击压力(方法一)和按搅拌器处理(方法二)的功率计算法,给出了计算实例,分析了转盘转速和尺寸对计算结果的影响。结果表明:在结构尺寸一定的情况下,用两种方法计算所得的功率以相近的指数规律随转速的增加而增加;用计算结果进行电机功率设计都是可行的,方法二具有更高的安全裕度;转盘转速和直径都对计算结果有影响,两参数对方法一的影响程度相近,但直径参数比转速对方法二的影响更大。     

空蚀破坏的微观过程研究

通过空蚀试验和扫描电镜分析对空蚀试样的破坏过程进行了研究,进行了微观点跟踪观察。结果表明：在金属表面产生空蚀针孔,在随后大量气泡溃灭作用下,针孔壁逐渐小块剥落,形成空蚀坑,当空蚀坑相互连接时,原始表面全部剥落,新的空蚀针孔和空蚀坑又重新形成,使金属表面层层剥落。确定单个气泡溃灭产生的微射流是在金属表面造成空蚀针孔的原因,而空蚀坑的形成则是疲劳裂纹萌生和扩展的结果。     

粗糙表面的空蚀机制研究

对2种不同表面粗糙度的45#钢进行超声振动空蚀实验,发现粗糙表面的空蚀程度(空蚀坑的数量和尺寸)比光滑表面的高.通过对空化形成条件及微射流对表面冲击过程的理论分析,指出粗糙表面比光滑表面更容易空蚀的原因是:粗糙表面的裂隙含有气核,增加了空化的几率;表面缺陷增多增加了破损的几率;表面凸起阻挡射流冲击表面后的侧向流动,延缓了冲击高压区的卸载导致蚀坑加深;侧流冲击导致凸起破断和表面撕裂.     

空蚀初生期破坏程度的表征方法

空蚀破坏实验中,传统表征方法不能准确表征空蚀初生期的破坏程度.提出一种蚀坑法和面积法相结合,利用SEM空蚀图像和数字图像处理来表征空蚀初生期破坏程度的方法.采用抽样方法获取空蚀试样表面SEM图像,对图像进行蚀坑轮廓识别、蚀坑填充和分割等处理,最后进行蚀坑信息统计,获得样本总体的单位面积蚀坑数量、蚀坑面积百分、蚀坑平均直径3个参数,从而实现了对试样整体空蚀初生期破坏程度的准确衡量.     

加工方法和材料种类对空蚀结果的影响

利用旋转圆盘空蚀试验装置,以流动的自来水为介质,对铣削和抛光加工的1Cr18Ni9Ti、40Cr、45#钢3种钢材料,进行了累计5min、20min和1h的空蚀试验,利用扫描电子显微镜对试验后试样的表面形貌进行原位观察。结果表明同种材料,铣削和抛光的试样蚀坑形态不同;同种加工方法,1Cr18Ni9Ti最难发生空蚀,40Cr的空蚀现象明显,45#钢发生了严重的空蚀破坏。结果显示不同加工方法影响了试样表面微形貌和显微组织,从而得到形态不同的空蚀坑;材料种类对空蚀破坏程度有显著影响,硬度和润湿性可能是重要影响因素。     

确定柴油机穴蚀破坏的实验方法

<正> 研究金属穴蚀破坏过程的复杂性,需要建立一系列模拟装置和在穴蚀时试件耐久性的试验方法。现有的试验装置分成两类:一类是为了研究液体动力学的穴蚀破坏(流动的液流管和射流冲击装置),另一类是为了研究声学的穴蚀破坏(带有磁致伸缩振荡器振动装置和具有调焦的环状激励器装置)。     

NiAl合金翼型空蚀破坏行为的试验研究

在收缩-扩散型空蚀磨损试验水洞中对NiAl合金翼型进行空蚀破坏试验,使用扫描电镜(SEM)对受空蚀破坏的翼型上表面进行了观测,结果表明翼型上表面有大量的空蚀针孔出现,并随着试验时间的不断延长而扩展成空蚀坑,蚀坑内有微裂纹出现,蚀坑间也出现了微裂纹,从而导致蚀坑的扩展和表面材料的去除.     

钢的气蚀规律的研究

在旋转圆盘仪上对五种钢的气蚀破坏规律进行了研究。结果表明：钢的气蚀累积失重量与工作时间符合指数关系，且不同性能的钢有不同的气蚀孕育期。     

纳米SiO_2、玻璃微珠共混改性UHMWPE复合材料空蚀性能研究

通过模压成型工艺制备纳米SiO2、玻璃微珠颗粒共混改性UHMWPE复合材料,采用MRH-5A型环块磨损试验机研究载荷以及玻璃微珠含量对UHMWPE复合材料摩擦磨损性能的影响,利用转盘式空蚀磨损试验装置对复合材料进行空蚀磨损试验。结果表明,适量的纳米SiO2和玻璃微珠颗粒填充可以提高UHMWPE硬度,有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能和抗空蚀性能,质量分数10%纳米SiO2和2%玻璃微珠改性UHMWPE复合材料抗空蚀性能是纯UHM-WPE的3倍。     

冲击形式产生的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验研究

舰船等海洋运输装备在海水中行驶时,船体表面受到含沙海水的冲蚀磨损,舰船行驶速度变化引起的空蚀磨损,以及海水的腐蚀磨损,因此舰船表面材料的破坏形式是冲击式的冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损。为了研究联合磨损的影响因素,研制冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损试验台,并实验研究沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度以及冲蚀速度对45钢试件的联合磨损影响规律。实验结果表明:冲蚀、空蚀和腐蚀联合磨损程度强于冲蚀和空蚀交互磨损或单纯腐蚀磨损,在较低的沙粒浓度和较低的含盐浓度条件下,金属材料联合磨损质量损失与沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度和冲蚀速度均成正比关系。磨损面形貌分析表明:随着沙粒浓度、沙粒尺寸、含盐浓度、冲蚀速度的增加,试件表面的冲蚀沟和空蚀孔的磨痕深度和面积增大,而在人造海水中,试件表面不仅存在冲蚀沟和空蚀孔,还产生了腐蚀坑。     

40Cr冲蚀与空蚀交互磨损试验研究

对40Cr进行模拟化工泵叶轮流道内工况条件下的冲蚀与空蚀交互磨损试验,分析40Cr材料的抗交互磨损性能和冲蚀与空蚀交互磨损试件表面磨痕。结果表明:40Cr的冲蚀与空蚀交互磨损失重曲线分为孕育期、上升期、衰减期和稳定期。在孕育期中,材料失重量很小;在上升期中,材料的冲蚀与空蚀交互磨损失重量增加。40Cr材料的交互磨损特性是以微切削、犁削和脆性剥落为主,同时存在针眼和剥落坑。40Cr试样表面的冲蚀沟槽和空蚀坑主要沿水流线速度矢量的方向,但也存在一些与线速度成一定夹角的摩擦痕迹或沟槽,说明影响冲蚀与空蚀交互磨损的因素不仅是水流速度,还与沙粒运动轨迹、水流方向及冲蚀角度等有关。     

Mechanisms of Formation of Spheroids Produced by Cavitation Erosion

The prediction, control, and prevention of unscheduled downtime due to wear of industrial equipment is an important engineering problem. The characterization of wear particles and the study of the mechanism of their formation will aid in preventive maintenance. Of particular interest is the mechanism of formation of spherical particles during wear and erosion. It has been suggested that cavitation erosion is a mechanism of formation for these spherical particles. Using both a vibratory apparatus and a jet erosion facility, spherical particles were produced on various materials including aluminum and 52100 steel. Special techniques for isolating and mounting the eroded particles were developed. Spheroids ranging from 0·5 μ (microns) to 30 μ in diameter were observed in the vibratory cavitation method both in distilled water and in SAE 10W nondetergent oil. Much larger spheroids up to 150μ in diameter were observed in clusters with the jet erosion method. Scanning electron microscope studies revealed craters, plastic flow, overflowing lips, and splashing stems. Based on these observations, it is theorized that the high strain rate indentation of the cavitation bubbles leads to the splash of metal into the surrounding liquid where surface tension produces spherical particles. Supporting experimental evidence and calculations are also presented.     

基于CFD的水轮机气蚀机制探讨

针对水轮机叶片表面气蚀的典型特征,利用CFD方法进行仿真计算,模拟气蚀形成和作用过程;根据模拟计算结果提出了新观点:空泡溃灭发生微射流以一定的倾角冲击壁面,壁面材料产生的最大应变在流束边界局部区域,呈环状分布;空泡气蚀在局部区域是渐进的,以“连锁反应”形式扩展,具有一定过流环境的分布特征;典型的冲蚀缺陷形貌是空泡气蚀在不同阶段的产物。     

一种模拟舰船表面破坏的冲蚀、空蚀和腐蚀交互磨损试验研究

海洋装备表面材料破坏的主要原因是冲蚀、空蚀和腐蚀及其交互作用,而量化其表面磨损程度对海洋装备材料和结构的设计具有重要意义。冲蚀、空蚀和腐蚀交互磨损试验台是研究海洋装备表面材料破坏的有效工具。通过流场数值对比分析,在研究冲蚀和空蚀交互作用的基础上,优化设计了冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互磨损综合试验台,完成了人造海水中,不同材料的舰船工作表面受到高速流体冲击产生的冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互磨损试验。结果表明:同一种金属材料冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互作用的失重量大于冲蚀、空蚀和自然腐蚀交互作用的失重量,高强度塑性金属材料的腐蚀磨损较为严重,其三者交互作用的磨损程度大于低强度塑性金属材料。     

Cavitation Erosion on Solid Polymers of Polytetrafluoroethelyene

A 100-h-long cavitation erosion experiment was performed on a sample of polytetrafluoroethelyene (PTFE). The weight loss curve of PTFE was different from that of metals, and the erosion process was characterized by two stages, each with a distinct erosion rate. Morphology studies on the erosion pits and X-ray diffraction analysis of the eroded surfaces revealed that brittle fracture was the main reason for the higher erosion rate at the beginning of the erosion process, while ductile fracture dominated the weight loss process later in the erosion process, thereby reducing the erosion rate. Based on these results, we consider that this transition from brittle to ductile fracture was responsible for the different erosion rates at the two different erosion stages.     

气蚀的CFD评价方法

对空化射流气蚀实验装置的内部流场用CFD软件进行数值仿真计算,建立气泡破灭假设,利用气穴数σ评价气蚀的位置及程度,将仿真结果与实验数据对比得出气蚀发生的σ范围.结果表明:对于石油基液压油(ISO VG 32),气蚀发生在σ=1～6时,当σ=2.5时气蚀最严重;对于自来水,气蚀发生在σ=0.5～3时,当σ=1.5时发生最大气蚀.