水工建筑物的空化與空蝕

第1章　泡動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
　1.1　水中的氣核分布
　　1.1.1　氣核半徑R的實(shí)測(cè)分布函數(shù)
　　1.1.2　氣核半徑密度函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)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(shí)含有蒸汽和不溶解氣體
　1.3　球泡運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力方程
　　1.3.1　球泡在靜止液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力方程
　　1.3.2　球泡在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力方程
　1.4　球狀汽泡在靜止液體中的生長(zhǎng)和潰滅
　　1.4.1　球狀汽泡的生長(zhǎng)
　　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(zhǎng)和潰滅
　　1.5.1　運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)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(chǎng)壓強(qiáng)
　1.6　液體中溶解氣體的擴(kuò)散與氣核在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化算例
　　1.6.1　液體中溶解氣體向泡內(nèi)擴(kuò)散量的估計(jì)
　　1.6.2　氣核在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化算例
　1.7　一個(gè)值得研究的問(wèn)題
　1.8　計(jì)及相對(duì)平移時(shí)非球形泡的運(yùn)動(dòng)特性
　　1.8.1　坐標(biāo)系與廣義坐標(biāo)
　　1.8.2　流場(chǎng)的誘生速度勢(shì)
　　1.8.3　誘生場(chǎng)場(chǎng)的動(dòng)能T
　　1.8.4　廣義力向量Q
　　1.8.5　計(jì)及相對(duì)平移時(shí)非球形泡的運(yùn)動(dòng)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(guò)程的基本特征
　　1.9.2　參數(shù)對(duì)潰滅時(shí)間的影響
　　1.9.3　β與泡心位移的關(guān)系
　　1.9.4　β與微射流特性的關(guān)系
　　1.9.5　β與p1max和p2max的關(guān)系
　　參考文獻(xiàn)
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(cè)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(cè)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(yīng)
　　2.3.1　從Rayleigh-Plesset方程考察初生空化數(shù)的比尺效應(yīng)
　　2.3.2　含氣量對(duì)初生空化數(shù)的影響
　　2.3.3　流速對(duì)初生空化數(shù)的影響
　　2.3.4　尺度對(duì)初生空化數(shù)的影響
　　2.3.5　表面張力、黏性對(duì)初生空化數(shù)的影響
　　2.3.6　水流挾沙對(duì)初生空化數(shù)的影響
　2.4　減壓相似模型試驗(yàn)初生空化數(shù)比尺效應(yīng)的修正
　　2.4.1　流場(chǎng)有大分離區(qū)
　　2.4.2　流場(chǎng)無(wú)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(duì)關(guān)系
　2.6　初生空化數(shù)的概率估計(jì)
　　2.6.1　初生空化數(shù)的數(shù)學(xué)力學(xué)定義
　　2.6.2　初生空化數(shù)理論預(yù)測(cè)的步驟
　　2.6.3　弓形凸體初生空化數(shù)的計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果
　　參考文獻(xiàn)
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(shí)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(guān)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(qiáng)度或噪聲脈沖數(shù)的關(guān)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(xiàn)
第4章　空蝕
　4.1　空蝕率
　　4.1.1　常用的空蝕率指標(biāo)及其測(cè)定裝置
　　4.1.2　空蝕率和試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)
　4.2　試驗(yàn)參數(shù)對(duì)空蝕率的影響
　　4.2.1　速度效應(yīng)
　　4.2.2　壓強(qiáng)效應(yīng)
　　4.2.3　尺寸效應(yīng)
　　4.2.4　溫度效應(yīng)
　　4.2.5　含氣量對(duì)空蝕率的影響
　　4.2.6　液體特性對(duì)空蝕率的影響
　　4.2.7　空蝕試驗(yàn)材料特性對(duì)空蝕率的影響
　4.3　空蝕率的相關(guān)量
　　4.3.1　空化噪聲
　　4.3.2　空蝕量與空泡潰滅壓強(qiáng)
　4.4　空蝕機(jī)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(yīng)力
　　4.4.3　固壁的破壞模式
　4.5　初生空蝕的比尺效應(yīng)
　　4.5.1　若干有壓系統(tǒng)初蝕空化的試驗(yàn)結(jié)果
　　4.5.2　有壓系統(tǒng)初蝕空化數(shù)沒(méi)有尺寸效應(yīng)的理論說(shuō)明
　　4.5.3　流速和壓強(qiáng)對(duì)初蝕空化數(shù)的影響
　4.6　混凝土的抗空蝕強(qiáng)度
　　4.6.1　混凝土抗空蝕強(qiáng)度的測(cè)定
　　4.6.2　試驗(yàn)結(jié)果
　　4.6.3　水泥沙漿的抗空蝕強(qiáng)度
　　4.6.4　混凝土的抗空蝕指標(biāo)
　　參考文獻(xiàn)
第5章　過(guò)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(shí)例
　5.2　表面不平整體空化研究概況
　　5.2.1　對(duì)過(guò)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(guān)規(guī)范、手冊(cè)推薦的不平整體初生空化數(shù)
　　5.3.1　我國(guó)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL　253—2000建議值
　　5.3.2　文獻(xiàn)[29]對(duì)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(guó)有關(guān)規(guī)范規(guī)定的不平整度標(biāo)準(zhǔn)
　　5.4.2　文獻(xiàn)[29]建議的允許不平整度
　　5.4.3　其他一些國(guó)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(jì)
　　5.6.1　混凝土破壞的物理機(jī)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(jì)
　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(yīng)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(zhǎng)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(diǎn)壓強(qiáng)
　　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(jì)
　　參考文獻(xiàn)
第6章　壩身泄水孔進(jìn)口及閘槽的空化特性
　6.1　壩身泄水孔進(jìn)口的空化特性概述
　6.2　進(jìn)口曲線(xiàn)段的壓力系數(shù)與門(mén)槽空化
　6.3　進(jìn)口段有不平整體時(shí)的初生空化數(shù)
　　6.3.1　與式(6—1)、式(6—2)相應(yīng)的疊加原理
　　6.3.2　曲率半徑很小部位處不平整體對(duì)進(jìn)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(yàn)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(mén)槽的初生空化數(shù)
　　6.5.3　表孔門(mén)槽
　　參考文獻(xiàn)
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(qiáng)系數(shù)Cpmin
　　7.1.3　孔板下游水流的脈動(dòng)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(jí)孔板水力設(shè)計(jì)的爭(zhēng)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(shè)計(jì)準(zhǔn)則時(shí)洞塞消能與孔板消能的比較
　　參考文獻(xiàn)
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(shí)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(xiàn)
第9章　其他水工建筑物的空化空蝕特性
　9.1　突擴(kuò)突跌摻氣設(shè)施
　　9.1.1　概述
　　9.1.2　幾個(gè)已建和在建的工程實(shí)例
　　9.1.3　突擴(kuò)突跌下游的水翅高度與出口挑坎高程及明流段的最小長(zhǎng)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(mén)及閘門(mén)底緣的空化空蝕
　　9.5.1　弧門(mén)的空蝕
　　9.5.2　平面閘門(mén)底緣的初生空化數(shù)
　　參考文獻(xiàn)
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(jī)制
　　10.2.1　摻氣水體的聲速
　　10.2.2　摻氣減蝕的機(jī)理
　10.3　摻氣減蝕的工程設(shè)施
　　lO.3.1　摻氣減蝕工程設(shè)施的形式
　　10.3.2　摻氣設(shè)施的尺寸
　　10.3.3　摻氣減蝕設(shè)施的位置
　　10.3.4　我國(guó)有關(guān)規(guī)范對(duì)摻氣裝置的要求及形式與尺寸的建議
　10.4　摻氣設(shè)施的水力指標(biāo)
　　10.4.1　摻氣減蝕設(shè)施的空腔長(zhǎng)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(hù)長(zhǎng)度
　　參考文獻(xiàn)