空蝕過程中不同損傷形式及“彩虹環(huán)”形成機(jī)理研究.pdf

1、空蝕是水力機(jī)械的主要破壞形式，主要表現(xiàn)為微射流沖擊破壞及因熱效應(yīng)帶來(lái)的高溫破壞。但由于空蝕現(xiàn)象的復(fù)雜性，其機(jī)理或本質(zhì)仍是頗具爭(zhēng)議的問題。
　　本文通過結(jié)合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，對(duì)三種類型材料，即脆性材料（石英玻璃）、塑性材料（聚四氟乙烯-PTFE）和彈塑性材料（Q235鋼）進(jìn)行空蝕損傷形式及鋼材料表面“彩虹環(huán)”現(xiàn)象的研究，為認(rèn)識(shí)不同類型材料的抗空蝕能力和探索空蝕過程中局部熱效應(yīng)的形成機(jī)理提供了新的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是基于熱-固

2、耦合機(jī)理模擬了“彩虹環(huán)”的形成過程，得到溫度區(qū)域分布特征、最高溫度值及位置等信息，并獲得試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文研究表明，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。其主要結(jié)論如下:不同空蝕損傷形式的形成取決于具有不同物理性質(zhì)的材料在瞬時(shí)大載荷沖擊下的晶體結(jié)構(gòu)變化和失效模式;“彩虹環(huán)”是鋼材料空蝕破壞熱效應(yīng)的獨(dú)特表現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)中是否含有顆粒等物質(zhì)會(huì)影響蝕坑大小和“彩虹環(huán)”尺寸顏色;同時(shí)，“彩虹環(huán)”區(qū)域形狀為半球形，曾經(jīng)歷的溫度高達(dá)1380℃至14