文档介绍：第六章螺旋桨的空泡现象
§ 桨叶表面产生空泡的原因
在A,B两点应用伯努力方程:
定义减压系数为
如表示压力增高
表示压力降低
当B点的压力降至水的汽化压力及饱和增气压力 pv 时,开始出现空泡,产生空泡的条件为:
令空泡数为:
如则,产生空泡
如则,不产生空泡
减压系数只与 Vb/V0 有关,故与切面形状、入射角αk 及 B 点的位置有关,与V0 的大小无关。
其中:静压力
Pa~大气压力(10330 kgf/m2)
hs~桨轴或叶切面沉深
气化空泡~水中空气逸出到气核
汽化空泡~水爆发式汽化
似是空泡~水中气核膨胀
空泡
空泡判别条件只对汽化空泡近似正确
减压系数如图示分布,最高点为最大减压系数,压力最低。
在极限状态
则不发生空泡的
极限速度为:
§ 叶切面的空泡对性能的影响
第一阶段:局部空泡,对水动力性
能无明显影响,但可能
产生剥蚀
第二阶段:空泡区拖到随边之外,
无剥蚀,但使对水动力
性能恶化
§ 螺旋桨的空泡现象,空泡对性能的影响
一、螺旋桨的空泡现象
涡空泡
泡状空泡
由梢涡和毂涡引起,先于其他空泡发生,不影响水动力性能,无剥蚀,但梢涡空泡的另一端可能贴到船底,构成尾振,它还使噪声明显增大。
在叶背最大厚度处产生,呈泡状,在叶背后段溃灭,对水动力性能影响不大,但发生剥蚀。
片状空泡
形成于外半径导边附近,如延伸至随边外则形成超空泡流动,否则为局部空泡,对水动力性能有影响,超空泡无剥蚀作用,但局部空泡有剥蚀作用。
云状空泡
空泡在物面上周期性地生成和溃灭,被水冲向后方,形成云雾状,剥蚀严重。
二、空泡对螺旋桨性能的影响
对螺旋桨空泡亦分成两个阶段:
第一阶段: 对水动力性能无影响
第二阶段: 使 KT,KQ,η0下降,
空泡大部分或全部覆盖桨叶。
前者对性能影响不大,但产生剥蚀;后者影响性能,但无剥蚀作用
二、延缓螺旋桨空泡发生的措施
1、从降低最大减压系数着手
a、增加盘面比
b、采用压力分布较均匀的切面
c、减小叶根处的螺距
2、从提高空泡数着手
a、增加桨的浸深
b、减小桨的转速
思考题:试述空泡的成因及其对螺旋桨性能的影响。
§ 螺旋桨模型的空泡试验
一、相似定理
如几何相似的螺旋桨进速系数相等,则对应点处的速度成比例,减压系数相等,如两者空泡数相等,对应点处的减压系数与空泡数的关系一致,即模拟了空泡现象。
满足空泡相似条件:
若在敞水中,桨模与实桨的沉深相等,则
在常温下故有
这样
可见欲满足空泡相似,必须
这是不可能实现的
二、空泡试验筒概述
由密封的循环水筒,驱动水泵,条压装置等组成,工作段有观察窗,试验时水循环流动,并减压使空泡数与实桨相等,用频闪仪和高速摄影机观察和记录试验,由动力仪测量桨的推力、转矩。