
【化】 cavitation effect
【化】 cavitation; cavitation damage; cavitation erosion
effect
【医】 effect
气蚀效应(Cavitation Effect)是流体动力学中的关键现象,指液体在流动过程中因局部压力骤降至饱和蒸气压以下,导致液体内部形成蒸汽或气体空泡,随后空泡在高压区域溃灭时产生冲击波或高温,从而对固体表面造成物理损伤的复杂过程。该术语在汉英词典中常译为"cavitation effect",其核心概念包含空泡生成(vapor bubble formation)与溃灭(collapse)两个阶段。
从物理机制分析,气蚀效应遵循以下能量转换规律:当流体速度增加导致静压降低至临界值(即$p leq p_v$,其中$p_v$为液体饱和蒸气压),液态分子克服表面张力形成空腔;当空腔运动至高压区域时,周围液体迅速填充空腔,产生高达10 MPa的瞬间压力脉冲。这种周期性冲击可引发金属疲劳,在螺旋桨、水泵叶轮等设备表面形成蜂窝状蚀坑。
根据《ASME流体系统工程手册》记载,气蚀效应造成的能量损失可占总泵效的3-7%。工程实践中通过控制NPSH(净正吸入压头)来预防气蚀,其计算公式为: $$ NPSH = frac{p_{in}}{rho g} + frac{v}{2g} - frac{pv}{rho g} $$ 其中$p{in}$为入口压力,$v$为流速,$rho$为流体密度。在船舶推进领域,国际船级社协会(IACS)建议采用修正的柏努利方程进行气蚀风险评估,确保推进器叶尖速度不超过材料耐受阈值。
气蚀效应(又称空蚀或穴蚀)是流体在特定条件下对材料表面造成侵蚀破坏的现象,常见于泵、阀门、水轮机等流体机械中。以下是其关键要点:
基本概念
当流体压力低于当前温度下的饱和蒸汽压时,液体汽化产生气泡(气穴现象);这些气泡随流体进入高压区时迅速溃灭,产生高频冲击波和微射流,导致材料表面剥蚀。
物理过程
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