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国外专家对洗砂机被气蚀的几种看法

来源:正科机械 发布时间:2013-01-13

    一种看法认为,洗砂机汽蚀核子是由不可溶性气体组成的小气泡,且很容易在外部压力降低耐突然长大。然而却无法解释这些气泡既不漂浮到水面上去,又不在水的内部由于气体扩散作用而消失,长期存在于水体内部的原因。考虑这种不能白圆其说的情况,要说洗砂机汽蚀核子长期存在于水中的原因,就必须引入另外的假说。
    一种假说认为,水中的气泡实际上是气泡产生与消失两种过程动态平衡的结果。气泡的产生可能是由尺寸极小的气泡聚合的结果。这。小气泡则是由于热力学的热涨落作用或者是由于宇宙射线辐射的结果而产生的。在设有铅屏蔽的超声波汽蚀试验装置上,将净化处理过的蒸馏水用来做汽蚀试验,结果不易发生汽蚀,当拿掉铅屏蔽或用镭中子照射水体时,水体体积强度大为降低,容易发生洗砂机汽蚀。这说明宇宙射线对激发生成汽蚀核子的作用。
    另一种假说认为,存在于水中的气泡表面集聚着同性电荷,且电荷的极性是由水中离子的极性决定的。同性电荷相互排斥,导致汽蚀核子的稳定。
    还有一种假说认为,气泡表面有一层硬的同时又足透气的有机薄膜,它是由水中极小的有机物吸附作用而形成的。由于该有机膜阻碍气体的扩散,从而增大了气泡的溶解时间。如果真是这祥,在对水体加压处理后,气泡应全部消失;水的破坏强度则应突然增大到理论值。但是,专门试验表明,经加压150公斤/厘米处理的水,其破坏强度虽有所提高,但相距理论值甚远。
    关于洗砂机汽蚀核子的结构,还有另外一种看法,即认为汽核是一些悬浮在水中的,非常小的,不浸润的固体微粒。它们持续悬浮在水中的原因是布朗运动的结果。如果真是这样,包围这些固体微粒的小气泡的尺寸将是非常小的,水的破坏强度相应较高。但实际并不然。因此,这种看法不能解释在通常的条件下水的破坏强度很低的原因。
    这样,由美国的哈维和苏联的艾布斯金提出的关于洗砂机汽蚀核予的气体扩散稳定假说,被普遍认为是可以接受的一种关于洗砂机汽蚀核予结构的说法。
    这一假说认为,洗砂机汽蚀核子是水中固体颗粒或绕流物体表面的缝隙中未被溶解的气体微团。由于缝隙不被水浸润,气水分界面为一凸向气体微团的曲面。由于表面张力的作用,使缝隙中的气体压力小于外部的水压,这样就可以得到一个在任何情况下都能维持平衡状态的条件。当气体微团的压力小于水中的饱和空气压力时,则气体从周围水体向里扩散,而当压力大于饱和空气压力时,则相反,里面的气体将向周围水体中扩散。此时,气水分界面的位置将发生变化,即在新的状态下维持平衡。
    虽然这一假说很明了很直观,并有相当多的实验数据予以支持,但至今仍缺乏对这一汽蚀核子模型的数学描述。这是因为缝隙的尺寸和形状的不定性和浸润程度的不同,给确定的数学分析增加了难以克服的困难。因此,即使球形气泡不能用来解释洗砂机汽蚀核子的扩散稳定性,但由于数学描述比较简单,这一模型至今还在应用。此外,在绕流物体的表面所产生的汽泡也确实是些球形泡,当水中压力降低时,固体颗粒缝隙中的气体微团将从其中大量逸出,形成球形泡。因此,研究球形泡的动力学仍不失其普遍的意义。

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