水工建筑物的空化與空蝕

第1章　泡動力學基礎
　1.1　水中的氣核分布
　　1.1.1　氣核半徑R的實測分布函數(shù)
　　1.1.2　氣核半徑密度函數(shù)的經(jīng)驗表達式
　1.2　球泡的靜平衡方程與穩(wěn)定性條件
　　1.2.1　泡內(nèi)只含蒸汽
　　1.2.2　泡內(nèi)只含不溶解氣體
　　1.2.3　泡內(nèi)同時含有蒸汽和不溶解氣體
　1.3　球泡運動的動力方程
　　1.3.1　球泡在靜止液體中運動時的動力方程
　　1.3.2　球泡在流場中運動時的動力方程
　1.4　球狀汽泡在靜止液體中的生長和潰滅
　　1.4.1　球狀汽泡的生長
　　1.4.2　球狀汽泡的潰滅
　1.5　靜水中一般球泡及氣泡的生長和潰滅
　　1.5.1　運動方程和運動特性
　　1.5.2　泡的振蕩頻率與振幅
　　1.5.3　泡壁的最大潰滅速度與流場壓強
　1.6　液體中溶解氣體的擴散與氣核在流場中運動的簡化算例
　　1.6.1　液體中溶解氣體向泡內(nèi)擴散量的估計
　　1.6.2　氣核在流場中運動的簡化算例
　1.7　一個值得研究的問題
　1.8　計及相對平移時非球形泡的運動特性
　　1.8.1　坐標系與廣義坐標
　　1.8.2　流場的誘生速度勢
　　1.8.3　誘生場場的動能T
　　1.8.4　廣義力向量Q
　　1.8.5　計及相對平移時非球形泡的運動方程
　　1.8.6　數(shù)值算例
　1.9　近壁泡的潰滅特性
　　1.9.1　近壁泡潰滅過程的基本特征
　　1.9.2　參數(shù)對潰滅時間的影響
　　1.9.3　β與泡心位移的關系
　　1.9.4　β與微射流特性的關系
　　1.9.5　β與p1max和p2max的關系
　　參考文獻
第2章　空化
　2.1　空化與空化數(shù)
　　2.1.1　空化
　　2.1.2　空化數(shù)
　2.2　初生空化數(shù)及其測定方法
　　2.2.1　初生空化數(shù)的定義
　　2.2.2　初生空化數(shù)的測定方法
　　2.2.3　初生空化數(shù)與消失空化數(shù)
　2.3　初生空化數(shù)的比尺效應
　　2.3.1　從Rayleigh-Plesset方程考察初生空化數(shù)的比尺效應
　　2.3.2　含氣量對初生空化數(shù)的影響
　　2.3.3　流速對初生空化數(shù)的影響
　　2.3.4　尺度對初生空化數(shù)的影響
　　2.3.5　表面張力、黏性對初生空化數(shù)的影響
　　2.3.6　水流挾沙對初生空化數(shù)的影響
　2.4　減壓相似模型試驗初生空化數(shù)比尺效應的修正
　　2.4.1　流場有大分離區(qū)
　　2.4.2　流場無大分離區(qū)
　2.5　其他幾種特征空化數(shù)
　　2.5.1　臨界空化數(shù)
　　2.5.2　初蝕空化數(shù)
　　2.5.3　阻塞空化數(shù)
　　2.5.4　特征空化數(shù)的相對關系
　2.6　初生空化數(shù)的概率估計
　　2.6.1　初生空化數(shù)的數(shù)學力學定義
　　2.6.2　初生空化數(shù)理論預測的步驟
　　2.6.3　弓形凸體初生空化數(shù)的計算和實測結果
　　參考文獻
第3章　空化噪聲
　3.1　空化噪聲的基本參數(shù)、基本特性與聲壓的控制方程
　　3.1.1　空化噪聲的基本參數(shù)
　　3.1.2　聲波在兩種不同介質(zhì)面上的折射與反射
　　3.1.3　聲波在水中傳播時的聲壓控制方程
　3.2　單空泡噪聲頻譜
　3.3　原、模型中空化噪聲的關系
　3.4　用噪聲譜判定初生空化數(shù)
　　3.4.1　用空化數(shù)與噪聲強度或噪聲脈沖數(shù)的關系判定初生空化數(shù)
　　3.4.2　用背景噪聲譜比較判定初生空化數(shù)
　　參考文獻
第4章　空蝕
　4.1　空蝕率
　　4.1.1　常用的空蝕率指標及其測定裝置
　　4.1.2　空蝕率和試驗時間的關系曲線
　4.2　試驗參數(shù)對空蝕率的影響
　　4.2.1　速度效應
　　4.2.2　壓強效應
　　4.2.3　尺寸效應
　　4.2.4　溫度效應
　　4.2.5　含氣量對空蝕率的影響
　　4.2.6　液體特性對空蝕率的影響
　　4.2.7　空蝕試驗材料特性對空蝕率的影響
　4.3　空蝕率的相關量
　　4.3.1　空化噪聲
　　4.3.2　空蝕量與空泡潰滅壓強
　4.4　空蝕機制
　　4.4.1　空蝕荷載
　　4.4.2　空泡潰滅荷載作用下固壁中的應力
　　4.4.3　固壁的破壞模式
　4.5　初生空蝕的比尺效應
　　4.5.1　若干有壓系統(tǒng)初蝕空化的試驗結果
　　4.5.2　有壓系統(tǒng)初蝕空化數(shù)沒有尺寸效應的理論說明
　　4.5.3　流速和壓強對初蝕空化數(shù)的影響
　4.6　混凝土的抗空蝕強度
　　4.6.1　混凝土抗空蝕強度的測定
　　4.6.2　試驗結果
　　4.6.3　水泥沙漿的抗空蝕強度
　　4.6.4　混凝土的抗空蝕指標
　　參考文獻
第5章　過流表面不平整引起的空化與空蝕
　5.1　表面不平整引起空蝕的工程實例
　5.2　表面不平整體空化研究概況
　　5.2.1　對過流壁面均布不平整空化初生的研究
　　5.2.2　平板表面孤立不平整體的初生空化數(shù)
　5.3　有關規(guī)范、手冊推薦的不平整體初生空化數(shù)
　　5.3.1　我國《溢洪道設計規(guī)范》SL　253—2000建議值
　　5.3.2　文獻[29]對不平整體初生空化數(shù)的推薦值
　5.4　不平整度的控制
　　5.4.1　我國有關規(guī)范規(guī)定的不平整度標準
　　5.4.2　文獻[29]建議的允許不平整度
　　5.4.3　其他一些國家的規(guī)定
　　5.5　非平板母體上凸體的初生空化數(shù)
　　5.6　混凝土表面不平整體引起的空蝕量的估計
　　5.6.1　混凝土破壞的物理機制與不平整體下游的空蝕圖案
　　5.6.2　混凝土襯砌上不平整體后單空蝕坑的極限深度
　　5.6.3　總空蝕量的估計
　5.7　水流摻氣后表面不平整度控制的理論考慮
　　5.7.1　不摻氣條件下初蝕空化數(shù)□與相應的氣核失穩(wěn)半徑Rc
　　5.7.2　不摻氣條件下空化區(qū)的平均長度及空泡潰滅前的最大半徑Rmax
　　5.7.3　不摻氣條件下作用在固壁上的最大空泡潰滅點壓強
　　5.7.4　摻氣后不產(chǎn)生初生空蝕的等腰三角形不平整凸體的估計
　　參考文獻
第6章　壩身泄水孔進口及閘槽的空化特性
　6.1　壩身泄水孔進口的空化特性概述
　6.2　進口曲線段的壓力系數(shù)與門槽空化
　6.3　進口段有不平整體時的初生空化數(shù)
　　6.3.1　與式(6—1)、式(6—2)相應的疊加原理
　　6.3.2　曲率半徑很小部位處不平整體對進口初生空化的影響
　6.4　底孔明流段的空化特性及允許不平整體的試驗確定
　6.5　閘槽的空化特性
　　6.5.1　概述
　　6.5.2　凹槽與二維門槽的初生空化數(shù)
　　6.5.3　表孔門槽
　　參考文獻
第7章　孔板與洞塞的空化特性
　7.1　孔板的空化特性
　　7.1.1　孔板的阻力系數(shù)□
　　7.1.2　最小壓強系數(shù)Cpmin
　　7.1.3　孔板下游水流的脈動特性
　　7.1.4　孔板的奎化特性
　　7.1.5　孔板的初蝕空化數(shù)
　　7.1.6　多級孔板水力設計的爭空化原則
　7.2　洞塞的空化特性
　　7.2.1　洞塞的阻力系數(shù)
　　7.2.2　洞塞的初生空化數(shù)與初蝕空化數(shù)
　　7.3　以初生空化數(shù)為水力設計準則時洞塞消能與孔板消能的比較
　　參考文獻
第8章　有壓彎曲管道和岔管的空化空蝕特性
　8.1　有壓彎曲管道的空化特性
　　8.1.1　概述
　　8.1.2　有壓矩形斷面彎管的空化特性
　　8.1.3　有壓圓形斷面彎管的空化特性
　　8.1.4　有壓圓形斷面彎管有升坎時的初生空化數(shù)
　8.2　岔管的空化空蝕特性+
　　8.2.1　概述
　　8.2.2　卜形岔管的水力特性
　　參考文獻
第9章　其他水工建筑物的空化空蝕特性
　9.1　突擴突跌摻氣設施
　　9.1.1　概述
　　9.1.2　幾個已建和在建的工程實例
　　9.1.3　突擴突跌下游的水翅高度與出口挑坎高程及明流段的最小長度
　9.2　壩面跌坎摻氣體形空化特性
　　9.2.1　突跌摻氣體形的流態(tài)、壓力與摻氣特性
　　9.2.2　突跌摻氣體形的空化特性
　9.3　消力坎及消力池中其他輔助消能工的空化特性
　　9.3.1　連續(xù)式消力坎
　　9.3.2　消力池中其他輔助消能工的初生空化數(shù)
　9.4　堰面的空化特性
　　9.4.1　堰頂部位的空化
　　9.4.2　反弧段與挑流鼻坎的空化與空蝕
　9.5　閘門及閘門底緣的空化空蝕
　　9.5.1　弧門的空蝕
　　9.5.2　平面閘門底緣的初生空化數(shù)
　　參考文獻
第10章　摻氣減蝕
　10.1　概述
　10.2　摻氣水體的聲速與摻氣減蝕機制
　　10.2.1　摻氣水體的聲速
　　10.2.2　摻氣減蝕的機理
　10.3　摻氣減蝕的工程設施
　　lO.3.1　摻氣減蝕工程設施的形式
　　10.3.2　摻氣設施的尺寸
　　10.3.3　摻氣減蝕設施的位置
　　10.3.4　我國有關規(guī)范對摻氣裝置的要求及形式與尺寸的建議
　10.4　摻氣設施的水力指標
　　10.4.1　摻氣減蝕設施的空腔長度L
　　10.4.2　空腔水舌上、下緣壓差水頭△p／(pg)
　　10.4.3　摻氣量
　　10.4.4　摻氣裝置的保護長度
　　參考文獻