ZWX500型蒸发循环泵进水短管空蚀空化分析

针对ZWX500型蒸发循环泵进水短管的空蚀空化现象进行研究。应用对比分析方法,发现进水短管在相同工作介质条件下,空蚀空化集中发生在叶片顶端与短管相互作用的低性能材质TA2区域,叶片顶间间隙过小是引起空蚀空化的主要原因,据此提出了降低进水短管空蚀空化和运行的几点建议。

沙土比对混凝土试件空蚀影响的试验研究

在小型循环式水洞中试验研究了沙土比对混凝土试件空蚀影响的机理。首先,在循环式水洞内筒中配制11种沙土比(0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%)试样,用红外测沙仪测定相同沙土比的3种不同含沙量(2,12,30 kg/m 3)的挟沙水样,用压力传感器和压力数据采集系统实时采集水洞文丘里工作段空化区和空蚀区的压力;然后,制作了水灰比为0.4、灰砂比为1.5,7 d龄期强度f cu,k=17.8 MPa的混凝土试件,将其安放在水洞文丘里工作段混凝土试件盒中进行4 h的空蚀试验。试验结果表明:沙土比的增大对空化和空蚀破坏均具有促进作用;消失空化数随沙土比的增加而增加,对空化发生具有抑制作用;相同沙土比时,混凝土试件的空蚀量随着含沙量的增加而增加。

黏性沙级配对高速水流空化空蚀的影响

为研究黏性沙不同级配对高速水流空化空蚀的影响及机制,利用自主研发的小型循环式水洞试验装置,采用两条不同的黏性沙级配曲线进行较系统的试验研究。通过配置黏性沙小于某一粒径不同质量分数的挟沙水流,用压力动态数据采集系统实时量测水洞工作段空化区和空蚀区的压力;制作不同配合比的混凝土试件,使混凝土试件在黏性沙小于某一粒径不同质量分数工况下进行4 h的空蚀试验,以混凝土试件每小时质量损失表征空蚀量。结果表明:水洞工作段空蚀区各测点的时均压力和空化数随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增大;混凝土试件空蚀量随黏性沙小于某一粒径质量分数的减小而增加;流速相同时,较高强度配合比混凝土试件的抗空蚀能力明显优于较低强度配合比的混凝土试件;较低流速下空蚀区主要位于试件前段,较高流速下则位于试件后段;试验所用黏性沙细颗粒比重越大,空蚀量越大。

黏性泥沙含沙量对高速水流空化空蚀的影响

为探究黏性泥沙含沙量对高速水流空化空蚀影响的机理,在小型循环式水洞中配制了不同含沙量的挟沙水流,用红外测沙仪测定了挟沙水流的含沙量,用压力数据采集系统量测了空化区及空蚀区各测点的压强,并求出空化数以分析空化发生的条件。为研究不同含沙量和不同流速情况下砼试件的空蚀情况,制作了7 d龄期、配合比为水灰比W/C=0.4,灰砂比C/S=1.5的砼试件,进行4 h的空蚀试验,空蚀量以砼试件每小时重量损失表示。试验结果表明:在黏性泥沙含沙量S=0~50 kg/m^(3)情况下,含沙量对空化空蚀的影响存在一个临界含沙量S=30 kg/m^(3),当含沙量S<30 kg/m^(3)时,砼试件的空蚀量随含沙量的增加而增大,表明含沙量对空蚀具有促进作用;当含沙量S>30 kg/m3时,砼试件的空蚀量则随含沙量的进一步增加而减小,表明含沙量对空蚀具有抑制作用。当流速增大时,空蚀程度也随之增大。

低水头混流式水轮机空化研究综述

随着全球节能减排和可再生能源需求的日益增加,低水头水轮机发挥着重要作用。低水头混流式水轮机的空化空蚀现象将导致过流部件表面材料损坏,影响发电安全与效率。通过查阅国内外相关文献可知,造成水轮机空化空蚀的关键因素分为内因与外因,内因为水轮机的材料硬度、塑性及材料的抗空蚀性能,外因为水轮机过流部件的表面粗糙度、水轮机淹没深度、水体温度和水体中的气体含量。针对两方面原因,国内外学者讨论了改善措施以及数值模拟在研究水轮机空化空蚀的应用,认为多相瞬态流动的CFD分析对于了解水轮机流动特性和性能非常有帮助。基于满足工程实况与学科发展的需要,本文提出了未来研究混流式空化空蚀的部分参考方向,为低水头混流式水轮机空化空蚀的研究提供了一定的借鉴。

泥沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响

在小型循环式水洞中试验研究了非黏性沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响。首先,在循环式水洞内筒中配制8种泥沙小于某粒径不同重量百分比(P<2%、12%、33%、47%、56%、70%、86%、100%)的挟沙水样,用红外测沙仪测定了挟沙水样的含沙量。利用压力数据采集系统实时量测了泥沙小于某粒径不同重量百分比P下水洞工作段(空化区、空蚀区)的压力;其次,试验采用不同强度混凝土试件,在相同含沙量S、小于某粒径不同重量百分比P的工况下,进行历时4 h的空蚀破坏试验。试验结果表明:在含沙量S=12 kg/m3,喉部流速V=38.6 m/s条件下,空化区测点压力随小于某粒径重量百分比P的增大而降低,促进了空化的发生;空蚀区测点压力则随小于某粒径重量百分比P的增大而升高,增强了空蚀的强度;混凝土试件强度相同时,混凝土试件的空蚀量随泥沙小于某粒径重量百分比的增大而增加;保持含沙量S和小于某粒径重量百分比P不变,高强度(f_(cu)=17.8 MPa)混凝土试件的抗空蚀能力明显比低强度(f_(cu)=13.7 MPa)试件高。

达克曲克水电站溢洪道空化空蚀问题研究

国内首个成功运用通气减蚀措施避免泄水建筑物空蚀的工程是冯家山水库。与冯家山大坝一样,达克曲克水电站属中坝工程,最大坝高62.6m,有必要讨论表孔溢洪道泄槽空化空蚀问题。采用时启燧等提出的掺气挑坎临界坎高的经典算法以及空化空蚀相关规范,通过理论计算与实际分析表明:①在溢洪道泄槽段无需设置掺气挑坎;②在没有掺气减蚀措施的情况下,计算施工不平整度按要求控制可以有效避免空化空蚀。

旁海船闸阀门水力特性与防空化技术研究

旁海船闸输水阀门采用平板阀门形式,其工作水头达23.0 m,阀门顶初始淹没水深仅7.5 m,阀门水力学问题是该船闸水力设计较为关键的技术难题。通过物理模型试验研究,提出突扩廊道体型,优化阀门门体结构和门槽体型,探讨阀门段水力特性和空化特性。研究表明,在优化阀门门体结构和门槽形式的基础上,通过突扩廊道体型、门楣自然通气保护(必备措施)和跌坎强迫通气保护(储备措施)可有效解决该船闸平板阀门空化问题。

空化与空蚀现象及其应用研究

伴随国内水利石油工业和其他水利水电工程事业的不断迅猛发展,高水头下排水工程的建筑物、水电站、泵站不断出现,使其过滤水流部位的主体水流运动流速显著提升,这导致空化与空蚀问题愈加突出,从过去长期认为是局部的现象已逐步发展为影响整个枢纽,电站,泵站的重要问题。此外,在造船、交通运输及动力机械等领域中,空化与空蚀现象也很普遍。对空化现象发生的原因,有关机理,对工程的影响以及各种行之有效的防护措施加以系统介绍,并对当前空化射流技术领域中应用存在的难点问题进行了分析总结与展望。

减免空蚀掺气浓度的试验研究

本文在直流式水洞中用先进的量测仪器设备对减免空蚀的最低掺气浓度进行了系统的试验研究。通过对不同掺气浓度、不同配合比混凝土试件的空化空蚀试验,提出减免空蚀最低掺气浓度与高速水流速度的关系,给出不同掺气浓度时空化区的流态,比较了空蚀区掺气与不掺气情形的时均压力,并系统地观察了空化空蚀噪声随掺气量的变化。

基于小波包变换和关联维数的空化信号特征提取

在详细阐述了声发射监测技术及空化声发射信号的特征基础上,采用小波包变换方法对空化信号进行处理。引入小波包特征频段分析法,以特征频段的能量和关联维数作为特征量来表征空化信号特征。最后根据选择的特征量对不同工况下的空化进行分类。仿真实验结果表明,该方法能够有效的表征空化强弱程度,具有一定的科学意义及工程价值。

闭式斜盘轴向柱塞变量泵配流副空蚀现象分析

以具有正开口双侧减振槽结构配流盘的闭式斜盘轴向柱塞变量泵为研究对象,考虑介质可压缩性,采用均质多相传输方程、标准k-ε湍流模型和全空化模型,研究了柱塞泵配流副表面空化流场时空动态演化过程,并与缸体配流表面空蚀破坏实验结果进行了比对.结果表明,缸体间隔区处气蚀破坏位置、破坏面积与配流过渡过程配流副表面空化发生的位置、空化持续时间及空化剧烈程度等因素高度关联.配流盘正开口引起柱塞腔至吸油腔渐扩减振槽处高压差强剪切窜油空化流动是造成缸体配流面空蚀破坏的主要原因,缸体间隔区前缘和后缘表面的气蚀破坏分别与柱塞腔升压和卸压过渡过程相关.

纳秒激光诱导空化空泡的作用特性及影响

为了解决水力机械的空化空蚀物理过程复杂、表面抗蚀技术难度大的问题,采用可控性好的纳秒脉冲激光诱导空泡,利用高速摄影技术采集等离子腔体、空化冲击波、空泡脉动过程等特征图像,分析激光参数对空泡尺寸、脉动时间等空泡特性的影响,结合水听器采集的声波信号,分析激光空泡的冲击波压力特性,测定激光作用区域的残余应力表征材料表面性能,分析出激光参数与表面性能间的关系.结果表明:半圆形等离子体腔由激光光学击穿效应产生,激光能量越大,空泡脉动周期越长,空泡的尺寸也越大.在激光空泡回弹时,采集到清晰的冲击波图像,冲击波压力与激光能量几乎呈线性关系.小能量激光作用下残余压应力值与原始值接近,大能量激光作用下残余压应力值迅速增大,且与激光能量几乎为线性关系,作用力稳定.这些结果为空化空蚀的机理研究和抑制对策提供参考.

基于复杂度和符号空间的离心泵空化状态估计

对结构多个测点的振动响应序列,利用多值粗粒化方法转化为符号序列,进行Lempel-Ziv复杂度分析,构建描述结构的动力学特性符号空间。以某离心泵为例,利用符号空间方法对该泵空化状态进行估计,与工作模态分析方法对比验证了结论。为难以准确建模的复杂结构和复杂环境的状态估计提供一种新方法。

基于改进AHP法的泄水底孔的空蚀风险评价

文章通过分析泄水安全现状及影响因素,从设计、施工、管理三个方面构建了泄水建筑物的空蚀风险评价指标体系,针对传统的AHP法判断矩阵经常出现一致性不满足的情况,提出采用五标度法及最优传递矩阵来构造判断矩阵改进AHP法,使判断矩阵自然满足一致性检验,进而赋予各指标权重,并根据权重对指标进行排序。对某一工程实例进行计算,分析得出主要的风险因素,进行泄水风险评价,针对其提出一些建议改进与防范措施。

糯扎渡水电站泄洪隧洞防空蚀破坏设计总结

糯扎渡水电站泄洪隧洞具有高水头、大泄量、高流速的特点,最大水头125.6m、最大泄量达3 395m^3/s、最高流速可达41m/s。高流速的泄洪隧洞常因空蚀而遭到破坏,介绍了糯扎渡水电站泄洪隧洞针对空蚀问题对泄洪洞体型、掺气减蚀措施、抗冲蚀混凝土材料、过流面不平整度控制等问题的研究与设计。

进水口设闸控流的坝下涵管空蚀破坏及防空蚀措施

采用能量方程与圆形涵管发生有压水跃时第一、第二共轭水深断面的压力动量和守恒方程,计算了官溪水库坝下涵管正常蓄水位运行工况下的第一、第二共轭水深,指出了坝下涵管顶部及侧壁发生严重蚀损破坏是管内不良流态引发的空化空蚀所致,提出了防空蚀破坏措施。

古水水电站放空冲沙洞掺气减蚀研究

高水头大泄量泄洪隧洞常因空蚀而遭到破坏,古水水电站放空冲沙洞最大水头175.4m,最大泄量2 100m^3/s,且隧洞布置受下游滑坡堆积体影响,隧洞长度较长,底坡较小,掺气难度较大。对古水水电站放空冲沙洞掺气设施设计及模型试验、抗冲耐磨混凝土材料、过流面不平整度控制进行介绍。

高水头放空洞泄洪消能试验研究与运用

水布垭枢纽放空洞主要承担水布垭工程施工期后期导流及完建后大坝检修时放空水库的任务。它具有水头高、水位变幅大、流速大、运行时间长等特点,经过1∶58水工整体模型多种方案的比较研究,首次提出了一种新型的双曲双槽差动鼻坎消能工形式;经过2007年超高水位、长时间的泄洪运行检验,该消能工成功地解决了放空洞高水头、大变幅、大夹角、窄河谷且地质条件较差的消能防冲难题;同时,该型鼻坎消能工无任何蚀损。

长河坝水电站泄洪洞掺气减蚀设施设计

长河坝水电站3条泄洪洞水头高、流量大、流速高,泄洪洞空化空蚀问题突出,需设置掺气减蚀设施。结合水工模型试验,分析了泄洪洞空化特性,优化了掺气减蚀设施型式选择。流态及掺气效果分析表明,最终确定的方案能有效地防止或减少气蚀的破坏,掺气效果良好。