第四章空化模拟

第四章空化模拟 第三节空化的模拟及热力学效应一、空化与空蚀的模拟空化相似的特殊性：相变过程；复杂的两相流动；液体的表面张力、压缩性、热力学特性、空化核子含量当前的处理方法：忽略少量空泡对液体总流特性的影响；只能模拟初生空化，不能模拟空化发展后的流动过程。

第四章空化相似律 （一）空化相似定律相似的流动，无量纲数相等 p＝m； Cp＝Cm； Sp＝Sm；如果同时有则（理论上）原型和模型的空化发展程度相似（二）空化的比例效应 1）空化发生前：Re数影响HS－L，从而影响1；影响叶片翼型上的压力分布从而影响2；结果影响NPSHr。 2）影响空化初生的主要因素是液体中的气体含量。

第四章 3）空化相似定律对已发展到一定程度的空化不适用，故原型和模型用能量法测得的临界空化系数不完全相等。 4）物体尺寸和流速影响拉应力的大小及持续时间。 5）计算空化余量所用的基准面与叶片最低压力点不同

第四章热力学效应 二、空化的热力学效应（一）液体的热力学特性对空化发展过程的影响空泡产生时 p↓＜pva →汽化 →吸热 T↓ pva↓ 达到新平衡空泡溃灭时 p↑＞pva →凝结 →放热 T ↑ pva ↑ 达到新平衡由于热力学过程的影响，使空泡的发育和溃灭成为一个连续的渐变过程，使空化和空蚀的发展趋缓

同一台泵的试验结果 第四章不同液体的空化液体热力学特性对空化的影响

第四章热力学准则 （二）空化的热力学准则假定： 1）瞬时平衡状态 2）与空泡区外绝热 3）不计粘性力和表面张力的影响推导思路： 1）pva随外界p变化（平衡） 2 ）pva的变化与T相关 3 ） T的变化由能量平衡决定

第四章 B的推导 汽化吸热与降温放热平衡： QLVVV=VLLCT 空化热力学准则 pva的变化量定义蒸汽形成参数 B＝B1HVa 结论：当外界压力的降低值（HVa）一定时，空化发展程度（B）与液体的蒸汽形成参数（B1）成正比

第四章水的B1 水的蒸汽形成参数

修正公式 相对于常温清水第四章实例数值实例若T＝433 K Hva＝1.5 m 若T＝293 K Hva＝7.5×10-5m B＝0.5

第四章温度的影响 温度对泵空化的影响: 一方面 NPSHcr 泵的抗空化性能 • 原因：1、B1的影响； • 2、空泡的弥散性。另一方面 NPSHa 发生空化的可能

第四章 DS 第四节空化与空蚀的防护及改善措施一、设计 1、合理确定叶轮低压侧的几何尺寸 DS cL wL 最优值：

第四章进口边位置 2、下环（前盖板）圆弧半径和进口边位置 3、采用双吸叶轮 4、采用诱导轮

第四章诱导轮

第四章超空化翼型 5、采用超空化翼型

第四章超空化螺旋桨

第四章制造安装运行 二、制造 1、提高加工精度和表面光洁度 2、采用耐空蚀破坏的材料 3、表面处理提高材料耐空蚀性能三、安装合理确定吸出（入）高度四、运行适当限制运行工况

第四章运行工况

第四章维修 五、维修 1、采用耐空蚀材料补焊 2、表面喷、涂耐空蚀材料

比例效应 空化相似律基准面 NPSHr=K·H 粘性 r=const 空化核子热力学 S(C)=const 拉应力时间效应空化与空蚀机理水力机械空化参数体积比空化现象 B 溃灭过程 NPSHr s 空化核子蒸汽形成 S(c) 临界压力参数 HV 空化数 B1 NPSHa 空化的分类 sp 对外特性的影响 NPSHcr scr 空化与空蚀的防护设计制造安装运行维修叶轮几何尺寸补焊加工精度安全工况吸入高度诱导轮材料表面喷涂超空化翼型第四章总结第四章内容总结

第四章 空化模拟