弹性边界附近空化泡迁移和周期特性试验研究

• 作者: 翟俨伟 刘志武 李健薄
• 来源期刊: 水利水电技术(中英文)
• 学科: 工学
• 关键词: 空化泡 弹性边界 迁移 周期 试验研究 水力特性 水电站 影响因素
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 水力学
• 页码范围: 91-109
• 页数: 19页
• 分类号: TV13
• 语种: 中文
• DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2022.03.010

摘要

抗空蚀材料的应用极大提高了泄水建筑物的过流性能和使用寿命,是减轻空蚀破坏最有效途径之一.针对目前关于弹性材料抗空蚀特性的机理研究尚有欠缺的问题,为了研究弹性材料如何减免空蚀破坏并探索潜在的弹性抗空蚀材料,着眼于细观层面的空化泡和弹性材料相互作用,通过低压直流放电诱发空化泡试验,研究了拉伸弹性模量范围和压缩弹性模量范围分别为0.3-9.7 MPa、0.4-7.5 MPa的弹性边界附近空化泡迁移和周期特性.结果表明:(1)弹性边界表面会随着空化泡收缩出现不同程度的隆起变形,从而弱化了空化泡的趋壁效应,并且空化泡伴随有一定程度的迁移运动.通过定量分析不同弹性边界附近空化泡的迁移量随时间变化过程,发现空化泡迁移过程主要体现在收缩-二次膨胀期间.当空化泡与弹性边界的间距一定时,随着边界材料弹性模量的降低,空化泡的迁移量和迁移速度下降.进一步建立了无量纲最大迁移距离和无量纲拉伸弹性模量的关系式,可以预测空化泡在特定弹性模量的弹性边界附近的迁移特性.(2)弹性边界可以显著影响空化泡的收缩周期,不同弹性边界条件下,空化泡收缩阶段标准化周期有不同程度的延长.对于特定弹性模量的弹性边界,大部分空化泡的标准化周期随无量纲距离的增大而减小.弹性边界的存在会减弱空化泡溃灭强度,在泄水建筑物边壁运用弹性材料可能会有利于减免空蚀破坏.研究结论可为减免空蚀破坏的应对措施提供一定的理论支持.