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空化是什麽

空化

液體內局部壓力降低時,液體內部或液固交界面上蒸氣或氣體的空穴(空泡)的形成、發展和潰滅的過程。

簡介

液體內局部壓力降低時,液體內部或液固交界面上蒸氣或氣體的空穴(空泡)的形成、發展和潰滅的過程。1873年O.雷諾從理論上預言,船槳和水之間的高速相對運動會產生影響船槳性能的真空腔。1897年S.W.巴納比和C.A.帕森斯在“果敢號”魚雷艇和幾艘蒸汽機船相繼發生推進器效率嚴重下降事件以後,提出了“空化”的概念,並指出在液體和物體內存在高速相對運動的場合就可能出現空化。第二次世界大戰後,有關空化研究的國際學術活動相當頻繁。國際船模試驗池協會(ITTC)、國際水力學研究協會(IAHR)和船舶水動力學協會都把空化研究列為重要議題;此外,還經常舉辦空化專題討論會

液體運動中物體受空化沖擊後,表面會出現的變形和材料剝蝕現象,又稱剝蝕或氣蝕。空化過程中,空泡急速產生、擴張和潰滅,在液體中形成激波或高速微射流。金屬材料受到沖擊後,表面晶體結構被扭曲,出現化學不穩定性,使鄰近晶粒具有不同的電勢,從而加速電化學腐蝕過程。剝蝕區域材料的機械性能顯著惡化,導致空蝕量劇增。在有關工程設計中,須預先進行模型試驗,采取措施,盡量避免發生空蝕;也可在會發生空蝕的部位塗上或包上彈性強的抗空蝕材料,或註入氣體以吸收空泡潰滅所輻射的能量。是局部空化(局部邊界面上出現空泡)的後果,故有時可利用超空化狀態(固體整個邊界面上的空泡發展延伸到固體尾端的液體中)來避免空化,如設計高轉速的超空化螺旋槳和超空化水泵等。

船用螺旋槳、舵、永翼、水中兵器,水泵、水輪機、高速涵洞、閘門槽、液體火箭泵、柴油機氣缸套等都會遇到空化問題,造成效率降低,材料剝蝕,並產生振動和噪聲。但是,在進行流態顯示、水力鉆孔和工業清洗作業中,空化並不完全是有害的,而在化學工程、醫藥工程、空間工程和核工程方面還是有應用價值的。