本文關(guān)鍵詞：動力學(xué)參數(shù)對葉輪沖蝕與空蝕交互磨損的影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速含沙水流對流體機械葉輪產(chǎn)生沖蝕磨損；同時葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，軸向產(chǎn)生的壓力梯度將水流中析出的空泡壓潰，形成壓力沖擊，產(chǎn)生空蝕磨損，因此流體機械工況中存在沖蝕與空蝕交互磨損。交互磨損廣泛存在于工程中，這造成設(shè)備效率降低、振動加劇，也是導(dǎo)致流體機械破壞的主要原因之一；并且交互磨損過程復(fù)雜，影響因素眾多，已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點和難點工程問題。 本文以流體機械葉輪為研究對象，模擬水輪機實際工況，基于流體動力學(xué)、摩擦學(xué)、材料學(xué)等理論，采用數(shù)值分析與實驗研究相結(jié)合的方法，研究了流場壓力、沖蝕角和沖蝕速度三個動力學(xué)參數(shù)對交互磨損的影響。 1、對國內(nèi)外流體機械的磨蝕理論、沖蝕磨損和空蝕磨損數(shù)值模擬方法以及沖蝕與空蝕聯(lián)合作用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，闡述了本課題研究意義，并確定了研究內(nèi)容和研究方案。 2、基于數(shù)值分析方法研究了三個動力學(xué)參數(shù)對交互磨損機理的影響。以轉(zhuǎn)盤式磨損實驗臺為原型運用PROE軟件建立了交互磨損數(shù)值分析幾何模型；通過GAMBIT軟件劃分好網(wǎng)格后，導(dǎo)入到FLUENT軟件中對汽液固三相流場進(jìn)行數(shù)值仿真，，得到了流場壓力、沖蝕角和沖蝕速度三個動力學(xué)參數(shù)影響下的流場總壓等值線、汽相體積比等值線和沙粒濃度的分布規(guī)律。 3、動力學(xué)參數(shù)對交互磨損機理影響的實驗研究。設(shè)計了實驗研究方案，并在轉(zhuǎn)盤式磨損實驗臺上完成了交互磨損實驗；通過研究實驗結(jié)果，分析了流場壓力、沖蝕角和沖蝕速度對試件磨損失重率、磨痕分布規(guī)律、微觀磨損形貌的影響；通過MATLAB擬合實驗數(shù)據(jù)得到了交互磨損特定工況下，40Cr試件失重量隨流場壓力變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式和40Cr試件失重量隨沖蝕角變化的關(guān)系曲線。 4、綜合數(shù)值分析和實驗研究結(jié)果，分析了動力學(xué)參數(shù)對交互磨損機理的影響。流場壓力是通過影響流場中空泡的密度及分布來影響交互磨損；沖蝕角關(guān)系到含沙水流水平分量和垂直分量的平衡，對交互磨損試件的失效形式有重要影響；沖蝕速度與交互磨損破壞程度成正比例關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：葉輪 沖蝕與空蝕 交互磨損 流場壓力 沖蝕角 沖蝕速度
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH117;TK730
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 流體機械磨蝕研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 沖蝕磨損、空蝕磨損理論11-12
• 1.2.2 沖蝕磨損和空蝕磨損數(shù)值分析12-13
• 1.2.3 沖蝕和空蝕交互磨損13-15
• 1.3 課題來源及研究意義15
• 1.4 研究工作內(nèi)容15-18
• 第二章 沖蝕與空蝕交互磨損流場動力學(xué)特性分析18-34
• 2.1 三相流場中沙粒和空泡的力學(xué)模型18-21
• 2.1.1 沙粒的力學(xué)模型19-20
• 2.1.2 空泡動力學(xué)模型20-21
• 2.2 沖蝕與空蝕交互磨損流場的數(shù)值分析21-24
• 2.2.1 數(shù)值分析控制方程21-23
• 2.2.2 數(shù)值分析幾何模型與網(wǎng)格劃分23-24
• 2.2.3 數(shù)值分析工況設(shè)計24
• 2.3 數(shù)值分析參數(shù)設(shè)置24-29
• 2.3.1 計算模型24-27
• 2.3.2 邊界條件27-28
• 2.3.3 求解模式28-29
• 2.3.4 穩(wěn)定性與收斂判據(jù)29
• 2.4 數(shù)值分析結(jié)果29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-34
• 第三章 沖蝕與空蝕交互磨損實驗34-48
• 3.1 流體機械磨損的常用實驗設(shè)備34
• 3.2 轉(zhuǎn)盤式磨損實驗裝置與實驗方案34-40
• 3.2.1 轉(zhuǎn)盤式磨損實驗裝置結(jié)構(gòu)及原理35-37
• 3.2.2 轉(zhuǎn)盤式磨損實驗裝置參數(shù)37-38
• 3.2.3 實驗方案38-40
• 3.3 實驗數(shù)據(jù)分析40-41
• 3.3.1 材料失重量測量40
• 3.3.2 三維磨損形貌觀察40-41
• 3.3.3 微觀磨損形貌觀察41
• 3.4 實驗結(jié)果41-45
• 3.4.1 材料的交互磨損失重量41-42
• 3.4.2 交互磨損實驗結(jié)果正交分析42-43
• 3.4.3 試件交互磨損形貌43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 第四章 流場動力學(xué)參數(shù)對沖蝕與空蝕交互磨損的影響48-70
• 4.1 流場壓力對交互磨損的影響48-56
• 4.1.1 流場壓力對交互磨損影響的數(shù)值分析48-52
• 4.1.2 流場壓力對交互磨損影響的實驗研究52-56
• 4.2 沖蝕角對交互磨損的影響56-63
• 4.2.1 沖蝕角對交互磨損影響的數(shù)值分析56-60
• 4.2.2 沖蝕角對交互磨損影響的實驗研究60-63
• 4.3 沖蝕速度對交互磨損的影響63-69
• 4.3.1 沖蝕速度對交互磨損影響的數(shù)值分析63-67
• 4.3.2 沖蝕速度對交互磨損影響的實驗研究67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 附錄 A 攻讀學(xué)位期間參研項目和發(fā)表論文目錄78-80
• 附錄 B 試件交互磨損失重量（g）80-84
• 附錄 C 交互磨損實驗數(shù)據(jù)正交分析84-88

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本文編號：327958