水力機(jī)械空蝕與泥沙磨損

目錄
第1章 緒論 1
1.1 空化與空蝕的基本概念 1
1.2 空化與空蝕研究的發(fā)展史 4
1.3 空蝕的分類(lèi)及危害 6
1.3.1 空蝕的分類(lèi) 6
1.3.2 空化的危害 7
第2章 空化與空蝕的基本理論 8
2.1 空泡動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 8
2.1.1 不可壓縮非恒定勢(shì)流的能量方程 8
2.1.2 氣核和空泡的穩(wěn)定性、臨界半徑與臨界壓力 10
2.1.3 含汽型空泡的膨脹潰滅與壓力的關(guān)系 13
2.2 空蝕的機(jī)理 14
2.2.1 空蝕發(fā)生的條件 14
2.2.2 空蝕初生的機(jī)理 16
2.2.3 空蝕剝蝕的機(jī)理 17
2.3 材料的抗空蝕性能 19
2.3.1 空蝕速度隨時(shí)間的變化 19
2.3.2 空蝕程度的表示方法 20
2.3.3 影響空蝕程度的因素 21
2.4 空化數(shù) 25
2.5 水力機(jī)械空化系數(shù)、吸出（上）高度及安裝高程 27
2.5.1 水力機(jī)械的空化系數(shù) 28
2.5.2 水力機(jī)械的吸出（上）高度 32
2.5.3 水力機(jī)械的安裝高程 33
2.6 空化相似定律和空化比轉(zhuǎn)速 37
2.6.1 空化相似定律 37
2.6.2 空化比轉(zhuǎn)速 37
2.7 空蝕的比尺效應(yīng) 39
第3章 水力機(jī)械中的空化與空蝕 42
3.1 水力機(jī)械的空蝕類(lèi)型 42
3.1.1 翼型空蝕 43
3.1.2 間隙空蝕 44
3.1.3 空腔空蝕 45
3.1.4 局部空蝕 45
3.2 水力機(jī)械空化實(shí)驗(yàn)及裝置 46
3.2.1 水輪機(jī)模型空化實(shí)驗(yàn) 46
3.2.2 葉片泵的空化實(shí)驗(yàn) 50
3.2.3 研究空蝕現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)設(shè)備 52
3.3 水力機(jī)械空蝕程度及其主要影響因素 57
3.3.1 水輪機(jī)的空蝕程度 58
3.3.2 各種水輪機(jī)的空蝕破壞特征 58
3.3.3 影響水輪機(jī)空蝕程度的主要因素 60
3.3.4 葉片泵的抗空蝕性能 63
3.4 水輪機(jī)尾水管的渦帶空蝕 65
3.5 水力機(jī)械空蝕的防護(hù) 67
3.5.1 葉型設(shè)計(jì) 68
3.5.2 補(bǔ)氣作用 74
第4章 水力機(jī)械空化流動(dòng)數(shù)值模擬 89
4.1 兩相及多相流動(dòng) 89
4.1.1 兩相與多相流的定義與分類(lèi) 89
4.1.2 兩相與多相流數(shù)理模化 91
4.1.3 多相流體動(dòng)力學(xué)概述 94
4.2 水力機(jī)械兩相流動(dòng)力學(xué) 98
4.2.1 水力機(jī)械中的兩相湍流 98
4.2.2 兩相湍流數(shù)值模 99
4.2.3 水力機(jī)械空化流動(dòng)的數(shù)值模擬 103
第5章 水力機(jī)械泥沙磨損 116
5.1 水力機(jī)械泥沙磨損的外觀形態(tài) 117
5.2 水力機(jī)械泥沙磨損的危害和機(jī)理 117
5.2.1 泥沙磨損的危害 118
5.2.2 水力機(jī)械泥沙磨損的機(jī)理 119
5.3 水力機(jī)械泥沙磨損的主要特征及磨損強(qiáng)度 120
5.3.1 泥沙磨損的一般特征 120
5.3.2 水力機(jī)械中泥沙磨損的形態(tài)和部位 121
5.3.3 水力機(jī)械各部件泥沙磨損的主要特點(diǎn) 125
5.4 水力機(jī)械泥沙磨損的基本影響因素及規(guī)律 130
5.4.1 沙粒特性對(duì)磨損的影響 130
5.4.2 含沙水流特性對(duì)磨損的影響 135
5.4.3 結(jié)構(gòu)材料特性對(duì)磨損的影響 137
5.5 水力機(jī)械泥沙磨損的實(shí)驗(yàn)研究方法 138
5.6 水力機(jī)械泥沙磨損過(guò)程的解析 140
5.6.1 沙粒的受力分析 140
5.6.2 微切削磨損過(guò)程的解析 149
5.6.3 變形磨損過(guò)程的解析 151
5.6.4 復(fù)合磨損過(guò)程的解析 153
5.7 水力機(jī)械泥沙磨損量的估算方法 154
5.8 水力機(jī)械泥沙磨損的基本模型 155
5.8.1 顆粒-固壁碰撞模型 155
5.8.2 Finnie磨損模型 156
5.8.3 Grant和Tabakoff磨損模型 156
5.8.4 Elkholy磨損模型 157
5.8.5 高濃度顆粒流磨損模型 157
5.9 水力機(jī)械泥沙磨損數(shù)值模擬方法及實(shí)例 159
第6章 含沙水中空蝕和磨蝕理論 170
6.1 概述 170
6.1.1 水中泥沙對(duì)空化現(xiàn)象的影響 170
6.1.2 空化對(duì)泥沙磨損現(xiàn)象的影響 171
6.2 含沙水中水力機(jī)械快速破壞的原因分析 171
6.3 含沙水中水力機(jī)械泥沙磨損和空蝕破壞的特征 174
6.3.1 空蝕破壞的特征 174
6.3.2 泥沙磨損的特征 175
6.3.3 泥沙磨損與空蝕聯(lián)合破壞的特征 175
6.4 流行磨蝕學(xué)說(shuō) 176
6.5 空蝕和磨損新學(xué)說(shuō) 177
6.6 含沙水中水力機(jī)械磨蝕問(wèn)題的措施及其效果 187
第7章 水力機(jī)械抗磨蝕材料及表面強(qiáng)化技術(shù) 194
7.1 水力機(jī)械抗磨蝕材料 194
7.1.1 概述 194
7.1.2 水力機(jī)械抗磨蝕材料的選擇準(zhǔn)則 197
7.1.3 堆焊材料 198
7.1.4 粉末噴涂 200
7.1.5 噴焊 202
7.1.6 常用的抗磨蝕材料 203
7.1.7 抗磨蝕材料的要求 204
7.1.8 抗磨蝕防護(hù)技術(shù)及發(fā)展方向 204
7.1.9 水力機(jī)械抗磨蝕涂層的實(shí)驗(yàn)研究與應(yīng)用 207
7.2 抗磨蝕材料的分類(lèi) 210
7.3 激光熔覆表面改性技術(shù) 212
7.3.1 概述 212
7.3.2 激光熔覆表面改性技術(shù)的機(jī)理 213
7.3.3 激光熔覆專用合金粉 213
7.3.4 鋁合金激光表面改性技術(shù) 214
7.4 含沙水流條件下的非金屬涂層抗磨蝕性能 217
7.4.1 概述 217
7.4.2 非金屬涂層抗泥沙磨損性能試驗(yàn) 218
7.4.3 非金屬涂層 219
7.5 超高分子量聚乙烯抗磨蝕材料 219
7.6 水力機(jī)械過(guò)流部件表面強(qiáng)化技術(shù) 220
7.6.1 堆焊技術(shù) 220
7.6.2 化學(xué)涂層技術(shù) 220
7.6.3 熱噴涂技術(shù) 221
7.6.4 合金粉末噴涂和噴焊技術(shù) 221
7.6.5 滲鋁和滲氮及熱處理技術(shù) 222
7.6.6 激光表面處理技術(shù) 222
7.6.7 激光表面相變硬化技術(shù) 222
7.6.8 激光表面熔覆技術(shù) 222
7.6.9 水力機(jī)械過(guò)流部件表面涂護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究 223
第8章 含沙水中水力機(jī)械抗磨蝕設(shè)計(jì)和運(yùn)行措施 227
8.1 概述 227
8.2 水工建筑物的抗磨蝕設(shè)計(jì) 227
8.3 含沙水流中工作水力機(jī)械的選擇 231
8.3.1 含沙水中水輪機(jī)型式的選擇 231
8.3.2 含沙水中水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的選擇 233
8.4 含沙水流中水力機(jī)械過(guò)流部件的水力設(shè)計(jì) 234
8.4.1 過(guò)流通道的匹配設(shè)計(jì) 235
8.4.2 含沙水流中水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 236
8.5 水輪機(jī)水泵的抗磨蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 238
8.5.1 軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪室抗磨蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 238
8.5.2 混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪抗磨蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 240
8.5.3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件抗磨蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 241
8.5.4 水力機(jī)械加工制造與新技術(shù)的應(yīng)用 243
8.6 水輪機(jī)運(yùn)行工況的控制 244
8.6.1 機(jī)組帶有功負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況 244
8.6.2 水輪機(jī)做調(diào)相運(yùn)行及停機(jī)方式的控制 245
8.6.3 根據(jù)河流挾沙情況安排水輪機(jī)運(yùn)行工況 245
習(xí)題 246
參考文獻(xiàn) 249