水力機械空蝕與泥沙磨損

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 空蝕的分類及危害 6
1.3.1 空蝕的分類 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 空泡動力學基礎 8
2.1.1 不可壓縮非恒定勢流的能量方程 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系 13
2.2 空蝕的機理 14
2.2.1 空蝕發(fā)生的條件 14
2.2.2 空蝕初生的機理 16
2.2.3 空蝕剝蝕的機理 17
2.3 材料的抗空蝕性能 19
2.3.1 空蝕速度隨時間的變化 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 水力機械空化系數(shù)、吸出（上）高度及安裝高程 27
2.5.1 水力機械的空化系數(shù) 28
2.5.2 水力機械的吸出（上）高度 32
2.5.3 水力機械的安裝高程 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 39
第3章 水力機械中的空化與空蝕 42
3.1 水力機械的空蝕類型 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 水力機械空化實驗及裝置 46
3.2.1 水輪機模型空化實驗 46
3.2.2 葉片泵的空化實驗 50
3.2.3 研究空蝕現(xiàn)象的實驗設備 52
3.3 水力機械空蝕程度及其主要影響因素 57
3.3.1 水輪機的空蝕程度 58
3.3.2 各種水輪機的空蝕破壞特征 58
3.3.3 影響水輪機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 水輪機尾水管的渦帶空蝕 65
3.5 水力機械空蝕的防護 67
3.5.1 葉型設計 68
3.5.2 補氣作用 74
第4章 水力機械空化流動數(shù)值模擬 89
4.1 兩相及多相流動 89
4.1.1 兩相與多相流的定義與分類 89
4.1.2 兩相與多相流數(shù)理模化 91
4.1.3 多相流體動力學概述 94
4.2 水力機械兩相流動力學 98
4.2.1 水力機械中的兩相湍流 98
4.2.2 兩相湍流數(shù)值模 99
4.2.3 水力機械空化流動的數(shù)值模擬 103
第5章 水力機械泥沙磨損 116
5.1 水力機械泥沙磨損的外觀形態(tài) 117
5.2 水力機械泥沙磨損的危害和機理 117
5.2.1 泥沙磨損的危害 118
5.2.2 水力機械泥沙磨損的機理 119
5.3 水力機械泥沙磨損的主要特征及磨損強度 120
5.3.1 泥沙磨損的一般特征 120
5.3.2 水力機械中泥沙磨損的形態(tài)和部位 121
5.3.3 水力機械各部件泥沙磨損的主要特點 125
5.4 水力機械泥沙磨損的基本影響因素及規(guī)律 130
5.4.1 沙粒特性對磨損的影響 130
5.4.2 含沙水流特性對磨損的影響 135
5.4.3 結構材料特性對磨損的影響 137
5.5 水力機械泥沙磨損的實驗研究方法 138
5.6 水力機械泥沙磨損過程的解析 140
5.6.1 沙粒的受力分析 140
5.6.2 微切削磨損過程的解析 149
5.6.3 變形磨損過程的解析 151
5.6.4 復合磨損過程的解析 153
5.7 水力機械泥沙磨損量的估算方法 154
5.8 水力機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 水力機械泥沙磨損數(shù)值模擬方法及實例 159
第6章 含沙水中空蝕和磨蝕理論 170
6.1 概述 170
6.1.1 水中泥沙對空化現(xiàn)象的影響 170
6.1.2 空化對泥沙磨損現(xiàn)象的影響 171
6.2 含沙水中水力機械快速破壞的原因分析 171
6.3 含沙水中水力機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 流行磨蝕學說 176
6.5 空蝕和磨損新學說 177
6.6 含沙水中水力機械磨蝕問題的措施及其效果 187
第7章 水力機械抗磨蝕材料及表面強化技術 194
7.1 水力機械抗磨蝕材料 194
7.1.1 概述 194
7.1.2 水力機械抗磨蝕材料的選擇準則 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 抗磨蝕防護技術及發(fā)展方向 204
7.1.9 水力機械抗磨蝕涂層的實驗研究與應用 207
7.2 抗磨蝕材料的分類 210
7.3 激光熔覆表面改性技術 212
7.3.1 概述 212
7.3.2 激光熔覆表面改性技術的機理 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 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 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 水力機械過流部件表面強化技術 220
7.6.1 堆焊技術 220
7.6.2 化學涂層技術 220
7.6.3 熱噴涂技術 221
7.6.4 合金粉末噴涂和噴焊技術 221
7.6.5 滲鋁和滲氮及熱處理技術 222
7.6.6 激光表面處理技術 222
7.6.7 激光表面相變硬化技術 222
7.6.8 激光表面熔覆技術 222
7.6.9 水力機械過流部件表面涂護技術的應用研究 223
第8章 含沙水中水力機械抗磨蝕設計和運行措施 227
8.1 概述 227
8.2 水工建筑物的抗磨蝕設計 227
8.3 含沙水流中工作水力機械的選擇 231
8.3.1 含沙水中水輪機型式的選擇 231
8.3.2 含沙水中水輪機比轉(zhuǎn)速的選擇 233
8.4 含沙水流中水力機械過流部件的水力設計 234
8.4.1 過流通道的匹配設計 235
8.4.2 含沙水流中水輪機的結構設計 236
8.5 水輪機水泵的抗磨蝕結構設計 238
8.5.1 軸流式水輪機轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪室抗磨蝕結構設計 238
8.5.2 混流式水輪機轉(zhuǎn)輪抗磨蝕結構設計 240
8.5.3 導水機構部件抗磨蝕結構設計 241
8.5.4 水力機械加工制造與新技術的應用 243
8.6 水輪機運行工況的控制 244
8.6.1 機組帶有功負荷運轉(zhuǎn)情況 244
8.6.2 水輪機做調(diào)相運行及停機方式的控制 245
8.6.3 根據(jù)河流挾沙情況安排水輪機運行工況 245
習題 246
參考文獻 249