湍流擬序結構下的空蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用研究.pdf

1、中國許多河流的含沙量較大,如著名的黃河干流年均含沙量達37.9m<'3>/s,黃河三門峽的年平均輸沙量達16億t,這些地區(qū)使用的泵、水輪機等許多流體機械都在夾沙水流的作用下,受到了沙粒磨損與空化剝蝕的聯(lián)合破壞,這種破壞直接危害了水利水電工程的安全運行,造成了巨大的經濟損失,因而對含沙水流條件下空化剝蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用進行研究有著很大的工程實際意義.對于空蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用的現(xiàn)象,國內外的許多學者都進行了研究,在宏觀的角度從流體機械的

2、材質、機構、并經濟設計等方面、在水流內部特性的角度從氣、固、液多相流的理論、試驗、計算等方面都作了許多工作,但由于空蝕與磨損的聯(lián)合作用這一現(xiàn)象涉及到了諸多方面的學科,以及復雜的力學過程因而還有許多問題沒有弄清楚,留下了較多不同的、甚至相反的觀點、理論與試驗結果.該文考慮從湍流的近壁擬序結構對近壁區(qū)小粒徑的空泡與固體顆粒的運動規(guī)律的影響這一角度出發(fā),對空蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用的機理作一初步的探討.首先從理論上推導出在典型湍流邊界層模式的非擬

3、序結構下空泡與固體顆粒的近壁區(qū)運動方程,然后推導出湍流近壁擬序結構作用下的空泡與固體顆粒的近壁區(qū)運動方程,再將兩種不同條件下的運動方程進行比較,指出湍流近壁區(qū)的擬序結構對空蝕與磨損的發(fā)生具有決定性的意義,即正是由于擬序猝發(fā)作用的存在,才使得空泡、沙粒對壁面的空蝕與磨損作用得以發(fā)生.同時近壁擬序結構還決定了處于湍動狀態(tài)的夾沙水流中,沙粒對壁面的沖擊磨損必然是以微切削為主.最后用有關的結論對過去的空蝕與泥沙磨損聯(lián)合作用的一些試驗<'[4]、