水轮机的气蚀及气蚀系数

在20世纪初期，气蚀开始被发现并逐步成为水力机械设计、运行中必须考虑的重要因素之一。随着水轮机不断地向大容量、高水头、高比转速方向发展，气蚀对水轮机的危害性也愈加显著。因此，气蚀已成为目前水轮机发展的一大障碍，气蚀问题的研究也正是国内外关注的重要课题之一。

所谓气蚀是指水轮机流道内流动水体中的微小气泡在形成、发展、溃裂过程中对水轮机过流部件表面所产生的物理化学侵蚀作用。

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。

1902年，最先在英国驱逐舰“Cobra”号螺旋桨上发现空蚀。接着在 水工建筑物和水力机械上也看到同样的现象。当时认为桨叶材料的剥落是海水腐蚀造成的，但是试验证明在燕馏水中运动的物体也会出现类似的剥蚀，因而确认这种 现象仅是机械力冲击的结果。据分析，上述两种因素都起作用。在空化过程中，空泡急速产生、扩张，又急速溃灭，在液体中形成激波或高速微射流。金属材料受到 冲击后，表面晶体结构被扭曲，出现化学不稳定性，使邻近晶粒具有不同的电势。物体表面局部点上材料剥落后，出现的新的纯净金属和周围旧金属之间构成一对电 极而产生腐蚀电流，从而加速电化学腐蚀过程。剥蚀区域中材料的机械性能显著恶化，从而导致空蚀量激烈增加。因为空泡在溃灭过程中能形成电离层，所以施加适 当的外磁场就能控制空蚀程度。

参考资料：

气穴和气蚀

水轮机的气蚀及气蚀系数