冲蚀与气蚀复合磨损试验研究 - 摩擦学学报.pdfVIP

第 26 卷 　第 2 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 26, 　No 2 2006 年 3月 TR IBOLO GY M arch, 2006 冲蚀与气蚀复合磨损试验研究 1 2 1 1 2 李 　健 , 张永振 , 彭恩高 , 秦襄培 , 杜三明 ( 1. 武汉材料保护研究所 , 湖北 武汉 　430030; (2. 河南科技大学 材料科学与工程学院 , 河南 洛阳　47 1003) 摘要 : 通过改造 MCF30 型冲蚀腐蚀试验机 ,建立了水 、沙 、气三相流冲蚀磨损试验装置 ;试验研究了水 、沙混合流场中 试样的磨损特征 ,通过扫描电子显微镜观测了三相流冲蚀磨损表面 ,并借助计算机模拟分析水 、沙混合条件下产生气 蚀破坏的条件. 结果表明:合理的设计可以实现冲蚀与气蚀的复合磨损模拟试验 ;形成三相流共同作用下的冲蚀与气 蚀复合磨损重要条件为介质中含有较多气体 ,并且在试样中有气泡溃灭. 三相流磨损模拟试验与仿真为进一步开展三 相流气蚀与冲蚀磨损研究奠定了基础. 关键词 : 水轮机 ; 三相流 ; 气蚀 ; 冲蚀 ; 仿真 中图分类号 : TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2006) 02 016405 　　我国的水电装机容量已为世界第一 ,但水能蕴 手 ,建立实验室三相流冲蚀磨损模拟试验方法 ,结合 藏量均建立在地形高差悬殊 、河流落差大 、河流中泥 计算机仿真对实验室试验结果进行分析 ,探寻减少 沙含量高的特殊地域条件基础上 ,在高速水流冲击 三相流磨损的措施 ,为水轮机磨损问题的研究提供 转轮叶片时 ,在水轮机过流部件表面难免产生形态 新的思路和方法. 各异的气蚀和冲蚀磨损 ,使得机组运行稳定性差 ,导 1　实验部分 致发电效率下降 ,检修期延长 , 费用增加 ,甚至威胁 到水轮机组的运行安全 ,严重制约了水力发电厂的 1. 1　试验设备 [ 1, 2 ] ( 经济效益 ,进而影响到国民经济的持续发展 . 试验在 MCF30 型冲蚀腐蚀试验机 如图 1所 针对我国河流中泥沙含量高 、多数发电机组在 　　　 浑水状态工作 、而引进的机组又大多是按照清水条 件设计的现状 , 国内已开展了相关研究 ,并对高含沙 水流 情况 下 的材料冲蚀 磨损机 理达 成 一 定共 识 [ 1, 3, 4 ] . 但是 , 由于受条件限制 ,缺乏试验支持 ,研 究还不够深入 , 国外的研究成果也不能直接为我们 所用. 含沙水流以一定压力携带磨粒和空泡 ,高速冲 ( ) 击 打击 过流部件 ,造成复合形式的磨损 , 即为三 相流冲蚀磨损 ,既有空泡的气蚀 ,也有高速水流和磨 料颗粒的冲蚀及其交互作用 [ 2 , 4 ] ,这是我国水轮机 过流部件主要的损坏形式之一. 目前 ,基于多相流试验技术的研究成果和计算 F ig 1　Schem atic diagram of MCF30 ero sion te ster 机仿真技术的发展 ,为深入探讨在我国高含沙水流 图 1　MCF30 型冲蚀腐蚀试验机结构示意图 情况下的材料磨损问题提供了