水轮机过流部件磨蚀问题的研究与防护

针对我国高含沙水流中运行的水轮机组的过流部件的磨蚀这个长期存在的疑难问题，开展研究工作，在分析水轮机过流部件泥沙磨损、空化破坏各自的磨损机理、特点、影响因素、预测模型等的基础上，总结出水轮机过流部件的磨蚀主要是泥沙磨损、空化破坏及它们的联合作用，提出水轮机过流部件磨蚀的主要防护措施，为最终解决水轮机过流部件磨蚀问题提供了理论依据。图6幅，表1个。     

自振空化射流提高钻井速度的实验研究

空化射流用于提高钻井速度的可行性研究结果表明，在钻进作业中，利用空泡破裂产生强大破坏作用来提高钻探的效率，其效果显著，可行性高。室内实验表明，自振空化射流在比普通喷嘴射流更深的井底或更高的围压条件下，有更大的起始空化数和更强的空化能力。自振空化喷嘴起始空化数大都在1.0以上，最高达到1.67，而锥形喷嘴最高仅为0.43，围压下其冲蚀效率是锥形喷嘴的1~2倍。现场试验同样证实设计的自振空化射流喷嘴在保护钻头、减少钻头磨损及增加进尺、提高机械钻速方面有显著作用。     

应用模糊随机理论预测空化状态

本文首先分析了空化初生的模糊随机现象和用模糊集理论进行空化状态预测的可能性，其次，讨论了空化系统的模糊随机变量及其数字特征，在此基础上，提出了空化状态的模糊随机理论预测方法，并给出了相应的算例。     

结构陶瓷的空蚀性研究

利用转盘装置测量了ZrO2、Si3N4和Al2O3／Ti(NC)等陶瓷材料受到水的空蚀破坏的体积损失,通过SEM观察和XRD分析,探讨了微观结构和抗空蚀性能的关系。     

在超声场中微细颗粒增强MMC的研制及有关理论探讨

在讨论了关于改善颗粒被铝液的润湿性、微细颗粒在基体合金中均匀分散的原理的基础上,采用一套特别设计的装置,发展了一种在超声场中制备微细SiC、Si_3N_4和AlN颗粒增强MMC的办法。实验结果表明,高强超声处理大大地改善了铝液对微细颗粒的润湿性,使颗粒得以迅速混入熔体并均匀分散。MMC_p的铸态组织致密而均匀,表明设计的这套装置适于制备微细颗粒增强MMC_p。MMC_p可以像基体合金一样进行热挤压。微细颗粒的强化效果优于大颗粒,裂纹通常产生于大颗粒和金属基体间的界面上。 对高强超声在熔体中的传播及声空化和声流效应对微细颗粒的润湿和分散作用进行了实验观察和理论计算。结果显示,熔体中的声强足够高,导致了强烈的声空化和声流效应。声空化所引发的局部高压和高温分别为10~3～10~5大气压和10~3～10~4K。由于高强超声在熔体中迅速衰减,所以声空化最强作用区在变幅杆的端面。声流的最大速度达2.56m/s,熔体被其强烈搅拌。 运用力学及热力学观点分析了铝液润湿颗粒的机制。得出的结论是,超声对熔体/颗粒界面施加的能量极大地促进了铝液对颗粒的润湿。颗粒混入熔体的全过程包括润湿—弥散—部分脱附—少量团聚四个步骤。声空化引发的高压和高温可以清洗和活化颗粒的表面,使颗粒的表面能增大。而声空化引     

喷嘴结构对高压射流特性影响研究

自20世纪70年代以来,高压水射流技术已在各工业领域逐渐得到了广泛应用,但迄今仍未能大规模采用,原因是还存在一些有待解决的问题,其中最为迫切的就是如何提高喷嘴射流效率、充分利用其能量的问题。喷嘴是水射流技术应用中获得高能量利用率的关键因素之一,其结构好坏直接影响射流质量。为充分发挥喷嘴最大效率,最大限度地利用水力能量,国内外有关专家从理论分析、数值计算和实验研究3个方面对喷嘴结构与高压射流特性的关系进行了研究分析,结果表明喷嘴结构对射流流动特性、冲蚀性能、空化现象等产生重要影响,指出提高喷嘴效率应当着眼于以下几个方面:加强基础研究;改变射流作用方式、将连续射流调制成脉动射流;充分利用空化空泡破裂压力,研制开发优质喷嘴,以期对拓宽水射流技术在工业中的应用有所帮助。     

初生空化与液体抗拉强度的关系

自1983年开始以液体的抗拉强度作为其空化临界压强研究初生空化的比尺效应以来,该方法已得到进一步的应用和完善。本文就研究中遇到的一些问题,如关于空化灵敏度仪的校正,“零抗拉强度”的概念,试验设备中液体抗拉强度的动态变化以及在空化试验中使用该方法的技术和意义等作详细的阐述。     

墩头超长实用堰泄洪安全分析及模型试验验证——以缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站工程为例

以缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站工程为例,论述了将WES实用堰的闸墩墩头向上游超长延伸之后,对泄洪安全所造成的影响。针对WES实用堰流量系数、堰面动水压力容易受边界因子影响的特点,对设计断面的堰顶布置和墩头形状进行了优化。根据堰面空化数计算公式及水流特性推导出计算的关键部位,对空化数进行计算。采用几何比尺为1∶60的物理模型对溢流堰的泄流能力和堰面动水压力进行了试验测试。试验结果表明:溢流堰的模型试验泄流能力和设计泄流能力非常相近。堰面动水压力除工况2的B4测点出现了-1.2 k Pa的微小负压值外,其余堰面时均压强值均大于0。从而,在泄流能力和堰面动水压力两方面都验证了这种设计方案的合理性。该工程所遇到的结构布置问题在中低溢流坝工程中属常见问题,解决思路可为今后类似工程建设借鉴参考。     

强化两相混合的超临界技术制备聚乳酸微粒

针对商品化聚乳酸微球粒径分布较宽难于适用气溶胶给药要求的不足,采用水力空化混合强化超临界流体辅助雾化技术(SAA-HCM)制备聚乳酸(PLA)超细微粒.该技术主要特点是通过在超临界流体和液相进料处引入水力空化混合器,强化两相间的混合.考察SAA-HCM过程混合器压力、温度、沉淀器温度、进料中CO2与液体溶液质量流量比和溶液质量浓度等操作参数对微粒形态和粒径分布的影响,成功制备出球形度较好,粒径分布较窄(1～3μm)的PLA微球.经X射线衍射(XRD)分析和差示扫描量热(DSC)分析显示,与原料PLA相比,微球晶型及热曲线变化不大,但结晶度下降.同时把操作参数与相行为进行关联,探讨了影响颗粒形貌的机理.对比超临界流体辅助雾化法(SAA)的实验结果表明:水力空化的引入能有效强化混合器内的两相传质,混合更好,能制备出适用于气溶胶给药要求的超细微粒.     

泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。