水力机械空蚀与泥沙磨损

目录
第1章 绪论 1
1.1 空化与空蚀的基本概念 1
1.2 空化与空蚀研究的发展史 4
1.3 空蚀的分类及危害 6
1.3.1 空蚀的分类 6
1.3.2 空化的危害 7
第2章 空化与空蚀的基本理论 8
2.1 空泡动力学基础 8
2.1.1 不可压缩非恒定势流的能量方程 8
2.1.2 气核和空泡的稳定性、临界半径与临界压力 10
2.1.3 含汽型空泡的膨胀溃灭与压力的关系 13
2.2 空蚀的机理 14
2.2.1 空蚀发生的条件 14
2.2.2 空蚀初生的机理 16
2.2.3 空蚀剥蚀的机理 17
2.3 材料的抗空蚀性能 19
2.3.1 空蚀速度随时间的变化 19
2.3.2 空蚀程度的表示方法 20
2.3.3 影响空蚀程度的因素 21
2.4 空化数 25
2.5 水力机械空化系数、吸出（上）高度及安装高程 27
2.5.1 水力机械的空化系数 28
2.5.2 水力机械的吸出（上）高度 32
2.5.3 水力机械的安装高程 33
2.6 空化相似定律和空化比转速 37
2.6.1 空化相似定律 37
2.6.2 空化比转速 37
2.7 空蚀的比尺效应 39
第3章 水力机械中的空化与空蚀 42
3.1 水力机械的空蚀类型 42
3.1.1 翼型空蚀 43
3.1.2 间隙空蚀 44
3.1.3 空腔空蚀 45
3.1.4 局部空蚀 45
3.2 水力机械空化实验及装置 46
3.2.1 水轮机模型空化实验 46
3.2.2 叶片泵的空化实验 50
3.2.3 研究空蚀现象的实验设备 52
3.3 水力机械空蚀程度及其主要影响因素 57
3.3.1 水轮机的空蚀程度 58
3.3.2 各种水轮机的空蚀破坏特征 58
3.3.3 影响水轮机空蚀程度的主要因素 60
3.3.4 叶片泵的抗空蚀性能 63
3.4 水轮机尾水管的涡带空蚀 65
3.5 水力机械空蚀的防护 67
3.5.1 叶型设计 68
3.5.2 补气作用 74
第4章 水力机械空化流动数值模拟 89
4.1 两相及多相流动 89
4.1.1 两相与多相流的定义与分类 89
4.1.2 两相与多相流数理模化 91
4.1.3 多相流体动力学概述 94
4.2 水力机械两相流动力学 98
4.2.1 水力机械中的两相湍流 98
4.2.2 两相湍流数值模 99
4.2.3 水力机械空化流动的数值模拟 103
第5章 水力机械泥沙磨损 116
5.1 水力机械泥沙磨损的外观形态 117
5.2 水力机械泥沙磨损的危害和机理 117
5.2.1 泥沙磨损的危害 118
5.2.2 水力机械泥沙磨损的机理 119
5.3 水力机械泥沙磨损的主要特征及磨损强度 120
5.3.1 泥沙磨损的一般特征 120
5.3.2 水力机械中泥沙磨损的形态和部位 121
5.3.3 水力机械各部件泥沙磨损的主要特点 125
5.4 水力机械泥沙磨损的基本影响因素及规律 130
5.4.1 沙粒特性对磨损的影响 130
5.4.2 含沙水流特性对磨损的影响 135
5.4.3 结构材料特性对磨损的影响 137
5.5 水力机械泥沙磨损的实验研究方法 138
5.6 水力机械泥沙磨损过程的解析 140
5.6.1 沙粒的受力分析 140
5.6.2 微切削磨损过程的解析 149
5.6.3 变形磨损过程的解析 151
5.6.4 复合磨损过程的解析 153
5.7 水力机械泥沙磨损量的估算方法 154
5.8 水力机械泥沙磨损的基本模型 155
5.8.1 颗粒-固壁碰撞模型 155
5.8.2 Finnie磨损模型 156
5.8.3 Grant和Tabakoff磨损模型 156
5.8.4 Elkholy磨损模型 157
5.8.5 高浓度颗粒流磨损模型 157
5.9 水力机械泥沙磨损数值模拟方法及实例 159
第6章 含沙水中空蚀和磨蚀理论 170
6.1 概述 170
6.1.1 水中泥沙对空化现象的影响 170
6.1.2 空化对泥沙磨损现象的影响 171
6.2 含沙水中水力机械快速破坏的原因分析 171
6.3 含沙水中水力机械泥沙磨损和空蚀破坏的特征 174
6.3.1 空蚀破坏的特征 174
6.3.2 泥沙磨损的特征 175
6.3.3 泥沙磨损与空蚀联合破坏的特征 175
6.4 流行磨蚀学说 176
6.5 空蚀和磨损新学说 177
6.6 含沙水中水力机械磨蚀问题的措施及其效果 187
第7章 水力机械抗磨蚀材料及表面强化技术 194
7.1 水力机械抗磨蚀材料 194
7.1.1 概述 194
7.1.2 水力机械抗磨蚀材料的选择准则 197
7.1.3 堆焊材料 198
7.1.4 粉末喷涂 200
7.1.5 喷焊 202
7.1.6 常用的抗磨蚀材料 203
7.1.7 抗磨蚀材料的要求 204
7.1.8 抗磨蚀防护技术及发展方向 204
7.1.9 水力机械抗磨蚀涂层的实验研究与应用 207
7.2 抗磨蚀材料的分类 210
7.3 激光熔覆表面改性技术 212
7.3.1 概述 212
7.3.2 激光熔覆表面改性技术的机理 213
7.3.3 激光熔覆专用合金粉 213
7.3.4 铝合金激光表面改性技术 214
7.4 含沙水流条件下的非金属涂层抗磨蚀性能 217
7.4.1 概述 217
7.4.2 非金属涂层抗泥沙磨损性能试验 218
7.4.3 非金属涂层 219
7.5 超高分子量聚乙烯抗磨蚀材料 219
7.6 水力机械过流部件表面强化技术 220
7.6.1 堆焊技术 220
7.6.2 化学涂层技术 220
7.6.3 热喷涂技术 221
7.6.4 合金粉末喷涂和喷焊技术 221
7.6.5 渗铝和渗氮及热处理技术 222
7.6.6 激光表面处理技术 222
7.6.7 激光表面相变硬化技术 222
7.6.8 激光表面熔覆技术 222
7.6.9 水力机械过流部件表面涂护技术的应用研究 223
第8章 含沙水中水力机械抗磨蚀设计和运行措施 227
8.1 概述 227
8.2 水工建筑物的抗磨蚀设计 227
8.3 含沙水流中工作水力机械的选择 231
8.3.1 含沙水中水轮机型式的选择 231
8.3.2 含沙水中水轮机比转速的选择 233
8.4 含沙水流中水力机械过流部件的水力设计 234
8.4.1 过流通道的匹配设计 235
8.4.2 含沙水流中水轮机的结构设计 236
8.5 水轮机水泵的抗磨蚀结构设计 238
8.5.1 轴流式水轮机转轮和转轮室抗磨蚀结构设计 238
8.5.2 混流式水轮机转轮抗磨蚀结构设计 240
8.5.3 导水机构部件抗磨蚀结构设计 241
8.5.4 水力机械加工制造与新技术的应用 243
8.6 水轮机运行工况的控制 244
8.6.1 机组带有功负荷运转情况 244
8.6.2 水轮机做调相运行及停机方式的控制 245
8.6.3 根据河流挟沙情况安排水轮机运行工况 245
习题 246
参考文献 249