冲蚀与空蚀交互磨损三相流场仿真与试验研究.pdfVIP

学兔兔 第 48卷第 3期 机 械 工 程 学 报 Vo1．48 NO．3 2012年 2 月 JO]URNAL0FMECHANICALENGINEERING Feb． 2012 DoI：1O．3901／JME．2012．03．115 冲蚀与空蚀交互磨损三相流场仿真与试验研究水 庞佑霞 唐 勇 梁 亮 朱宗铭 许 焰 刘厚才2李 彬2 (1．长沙学院机 电工程系 长沙 410003； 2．湖南科技大学机 电工程学院 湘潭 411201) 摘要：基于计算流体力学方法，数值研究在模拟水轮机工况下，冲蚀与空蚀交互作用时，试件表面上汽液固三相流场的动力 学特性(压力场、速度场、汽相体积比分布)，然后在转盘式磨损装置上，进行汽液固三相冲蚀与空蚀交互磨损试验，并对试 件微观形貌进行分析。结果表明：数值分析得到试件表面最小和最大压力值、气泡速度最大值和汽相比例最大值均出现在空 化孔附近，其他位置基本不变，说明空化孔附近交互磨损比单一空蚀磨损严重。就某一空化孔而言，顺着转盘旋转方向的孔 边某一夹角展开区域汽相比例较大，并且出现最小和最大压力；从试件微观磨痕分析，其上存在短程犁沟和空蚀孔，磨痕呈 现规律性。仿真的气泡轨迹和试件磨痕基本一致，数值计算结果和试验结果吻合得较好，从而证明了数值分析的正确性和合 理性。上述数值仿真为揭示流体机械过流部件冲蚀与空蚀交互作用磨损机理奠定了基础。 关键词：冲蚀与空蚀 交互磨损 汽液固三相 流场仿真 试验研究 中图分类号：TH117 FlowFieldSimulationandExperimentalResearchonInteractiveErosion andCavitationW earsinThreePhases PANG Youxia TANGYong LIANG Liang ZHUZongrning XUYan LIUHoucai LIBin2 (1．DepartmentofMechanicalElectricalEngineering，ChangshaUniversity,Changsha410003； 2．CollegeofElectromechanicalEngineering，HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201) Abstract：Basedonthecomputationalfluiddynamicsmethod，simulatingtheworkingconditionsofhydraulicturbine，thedynamic characteristicsofhtevapor，liquidandsolidphaseflowfields(pressurefield，velocityfieldofairbubblesandvolumerfactionof vaporphase)onhtespecimen,surfaceisnmu ericallycalculatedunderhteinteractiveerosionnadcavitationweras．Ontherotating weraing experimenatldevice，hte interactive erosion and cavitation wear experimentof three phases isdone，and the micro—morphologywera SCraSonthespecimensurfaceisanalyzed．Theresultsshow thatminimalnadmaximalpressurevalues， maximalvelociytofairbubblesandmxaimalvolumefractionsofvaporphaseonthespecimens~afceallappearonhten