《微顆粒表面異相成核空化機理及在空蝕磨損中的作用》是依託清華大學，由陳皓生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微顆粒表面異相成核空化機理及在空蝕磨損中的作用
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陳皓生
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空蝕是造成水力機械過流表面破壞和材料損失的重要原因。在實際工況中，微顆粒的存在加速了這一損傷過程。本研究擬從微顆粒與空泡相互作用的角度，探索微顆粒的存在對空蝕磨損的作用。通過在高壓空化腔中觀測微顆粒表面的異相成核空化過程、在原子力顯微鏡液體水槽中探測微顆粒與空泡的吸附過程，以及在振動空蝕實驗中檢測空化和空蝕強度，獲得微顆粒的幾何特徵與荷電狀態對空泡形成和穩定性影響的作用規律，進而推導小尺度、大曲率條件下微顆粒表面的空化模型和相平衡方程，並對空泡潰滅時微顆粒的拋射過程進行數值計算。基於以上的實驗和理論結果，分析微顆粒及其表面效應在空化和空蝕階段對固壁空蝕磨損的作用。研究將為明晰微顆粒的界面效應，深入理解空蝕磨損機理提供實驗依據和理論支持。
結題摘要
空蝕是造成水力機械過流表面破壞和材料損失的重要原因。在實際工況中，微顆粒的存在加速了這一損傷過程。本研究通過構建高速顯微空化觀測系統，觀測和分析微顆粒表面的空化過程，分析微顆粒與空泡的相互作用，並進而分析微顆粒對空蝕的影響。研究基於對微顆粒表面的異相成核空化過程的觀測，揭示了空化初期微顆粒表面空泡的生長規律與相界面平衡之間的關係，並進一步建立了基於擴散方程的異相成核空泡生長模型，從而獲得了固壁表面存在的納米氣泡發展到穩態巨觀氣泡過程中的相界面動態變化與平衡條件；並通過原子力顯微鏡液體水槽中探測微顆粒與空泡的吸附過程，以及在振動空蝕實驗中檢測空化強度，獲得了微顆粒的幾何特徵與荷電狀態對空泡形成和穩定性影響的作用規律；基於以上的實驗和理論結果，進行了空泡潰滅時高速衝擊過程對壁面損傷的數值計算，分析微顆粒及其表面效應對固壁空蝕磨損的作用。該研究為明晰微納米尺度的相界面平衡，以及深入理解空蝕磨損機理提供了實驗依據和理論支持。
