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船的螺旋桨气泡(螺旋桨气蚀产生条件?)
来源:www.ascsdubai.com    时间:2023-04-23 08:56    点击:68   编辑:admin

一、螺旋桨气蚀产生条件?

运动物体受到空化冲击后表面出现的变形和材料剥蚀现象,又称剥蚀或空蚀。空蚀是流体动力学、材料学和物理化学的复杂现象。空蚀是固体表面与液体相对运动所产生的表面损伤,通常发生在水泵零件、水轮机叶片和船舶螺旋桨等表面。

用磁致伸缩气蚀仪进行的气蚀试验表明.气蚀失重率一时间曲线大致分成四个阶段

(1)气蚀的起始阶段,即孕育期(Incubationperiod):在此阶段,材料没有损失或损失很少,表面产生了少量的塑性变形[m,z0]。在大多数气蚀条件下均可以观察到这一阶段。孕育期的长短依赖于材料的性能和气蚀的强度。

(2)气蚀上升期(Accumulationperiod):在这一阶段,随着气蚀暴露时间的延长,材料失重迅速增加,即在孕育期之后材料开始吸收越来越多的冲击能量,导致表面加工硬化和冲击加强,使得材料失重率迅速增加,这一时期主要受材料的加工硬化机制控制。在这一阶段,气蚀坑遍布整个表面。

(3)稳定期(Stationaryperiod):即气蚀率恒定期,可观察到气蚀率保持一个恒定的值,这一时期与与材料表面的均匀冲击加工硬化有关,气蚀率达到最大值,导致曲线上出现峰值。对于不同的材料,这一时期有长有短。

(4)下降期(Attenuationperiod):在稳定期之后,气蚀率开始下降。在下降期,气蚀速率迅速下降或出现波动,气蚀率的降低与靠近粗糙表面的汽泡溃灭压力的减小、气体进入充满流体的蚀坑造成的缓冲作用及气蚀区气体在液体中的扩散有关。这一时期的初始特征是在测试材料表面形成了孤立的深坑。对于不同的材料,气蚀各个时期的长短是不同的,就是同一种材料,采用相同的加工方法,若采用不同的实验方法,得到的结果也不尽相同,可以预见,延长材料的孕育期,就可提高材料的抗气蚀寿命,因此如何延长材料的气蚀孕育期,一直是气蚀研究的重点内容。当然,这几个阶段在抗气蚀中的角色和重要性还有待于深入研究。在已有的研究成果中,人们试图将这几个阶段与材料的特质与性能相联系[21]。随着人们对气蚀过程认识的不断深入,气蚀各阶段与材料的性能之间、与气蚀微观形貌之间的关系会更加明晰,这又会促进人们对气蚀机理的研究。

二、一般轮船的螺旋桨是3~4叶片件组成的,为何潜艇的是很多块叶片组成叶片?

其实主要是降低转速,保证推力,同时抑制噪声;桨叶数主要还是工艺和成本决定的;大家有兴趣可参考流体动力学;非对称的不容易产生共振,噪音小。采用七叶也是因为非对称的螺旋桨产生的气泡比较少。多桨和大侧叶情况下相同推力所需的转速较小可以降低噪音。

三、空泡效应?

根据伯努利定律,螺旋桨高速旋转,由于桨叶的高速移动,则桨叶背部的压力必然降低,形成一个吸力面,低压就这么产生了,当压力低于水的饱和蒸气压时,液体中的液态分子就转化为气态分子,最终会突然产生大量的气泡,被称为“空泡效应”。

常规的螺旋桨最佳转速只有300-600转,大型货轮的最佳转速甚至不到100转。一旦超过这个转速,空泡就开始出现,转速越高空泡就越严重。

四、七叶螺旋桨为什么噪音低?

七片桨叶是非对称的,不容易产生共振,所以噪音小。

采用七叶也是因为非对称的螺旋桨产生的气泡比较少。多桨和大侧叶情况下相同推力所需的转速较小可以降低噪音。  既然不对称的桨叶有这些优点,为什么不用三叶的呢?三叶螺旋桨推进速度要达到七叶螺旋桨同样的速度,转速至少高出10倍.高转速会引起大的噪音变化,显转速快噪音会高出数十分贝.  螺旋浆的叶数数量经过科学家百年的研究,基本上已经有结论,数量少的比如三叶螺旋桨一般用于速度要求极高的轻型船只,比如快艇.  潜艇因为大部分时间在水下活动,速度不是唯一指标,安静性反而成为事关生死的重要指标.经过大量实验,七叶大侧斜螺旋桨成为最有效的推进装置,原因在于在低转速时仍然能够保持推进速度.

五、高速流体为什么会有气泡产生?

流体高速运动,会造成局部压力减小,特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时,会造成局部水的压强降低,达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。那些气泡的气体成分大多是水蒸气,因为当液体在与固体表面接触处的压力低于它的蒸汽压力时,将在固体表面附近形成气泡。另外,溶解在液体中的气体也可能析出而形成气泡。

其实相关的有个专业术语叫做气蚀(cavitation;cavitation

erosion)又称穴蚀。流体在高速流动和压力变化条件下,与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区,在此形成空穴,空穴在高压区被压破并产生冲击压力,破坏金属表面上的保护膜,而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点,然后逐渐扩大成洞穴。气蚀就是这些气饱破裂是产生的。

六、气缚现象与气蚀现象有和区别?

如果故意要这么做,并且作用时间够长,有可能会使船底千疮百孔,可能造成损坏船底。因为有种叫气蚀的现象。但还不清楚会否在船底发生这一现象。

物理学上把这一现象称为气蚀,又称“空泡”。当20世纪的第一批远洋巨轮下水试航时,人们发现仅仅过了12个小时,螺旋桨的作用就失效了,整个螺旋桨千疮百孔。工程师们仔细查找“肇事者”,但在很长时间内都未能破案。后来在科学家们的帮助下,经过多年的观察和研究,才证实了这是由于气蚀现象造成的。破坏螺旋桨的“罪犯”就是螺旋桨高速旋转时产生的气泡。由于螺旋桨转速较快,对水的冲击力很大,因而在螺旋桨周围就形成了一大片气泡云,这些气泡微小到肉眼难以辨别的程度。半径非常小的水泡内的空气压强极大,当水泡破裂时产生的压强可达几千个大气压。无数个小气泡不断破裂,在高压气的连续冲击下,轻则会降低螺旋桨的推进效率,重则使金属构件受到破坏而使螺旋桨失效。

七、船舶新式减阻方法?

船舶新式减阻的方法主要包括以下几种:

1.光滑涂层:在船舶船底涂上一层光滑的涂层,可以减少水流与船体的摩擦力,从而降低船舶阻力。

2.气体泡涂层:将气体泡涂于船舶船底,形成一层气体膜,可以减少水流与船体的接触面积,从而降低船舶阻力。

3.气体喷射:在船体周围喷射高压气体,形成一层气体膜,可以减少水流与船体的摩擦力,从而降低船舶阻力。

4.空气润滑:在船舶船底安装气体喷射器,将高压气体喷入水流中,形成一层气垫,可以减少水流与船体的接触面积,从而降低船舶阻力。

5.流线型设计:采用流线型设计的船体,可以使水流更加顺畅地流过船体,从而降低船舶阻力。

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