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在同一根管道里,水锤效应和空化效应经常会一起出现,水锤会让压力在极短时间内大幅波动,空化则会在局部产生气泡并反复塌陷,对金属表面造成严重侵蚀。很多爆管事故和阀门失效,从本质上都与这两种流体力学现象有关。 那他们俩谁的危害要大一点呢?来一起看看。像空化效应最典型的场景就是螺旋桨和水泵叶片,当液体在螺旋桨或者叶片附近流动时,叶片背面的流速会明显增大。根据伯努利原理, 流的越快的地方压力就越低。如果压力降的太低,低到接近或低于该温度下的饱和蒸气压,那么液体就会在叶片的背侧开始冒泡,形成一团一团的小气泡,这就是空化的起点。随后这些气泡被水流带到后方的高压区域, 一旦周围压力突然升高,气泡就会快速塌陷,发生内爆,在叶片表面产生很强的冲击波和微小高速射流,时间一长就会造成明显的侵蚀和蚀损伤。同样在齿轮泵这类容积泵里, 空化效应同样非常常见,而且它的危害更隐蔽。我们再通过这张图片理解一下,高压液体里会先形成许多微小的蒸汽气泡,压力升高,这 些气泡就会猛烈塌陷。像发生了一次微型内爆,产生的高速液体微射流不断冲击管壁或阀门表面,久而久之就会造成气蚀损伤。不过,空化也不全是坏事,比如超声波清洗机,就是利用高频超声在清洗液中产生大量空化气泡,这些微小气泡反复生成塌陷,在弓箭表面形成细密的微冲击, 可以把缝隙里的污垢和附着物一点点剥离下来,大幅提高了清洗效率。类似的原理也用在美容仪上。高频超声会在皮肤表面的液体中产生空化气泡,这些气泡不断生成塌陷,就形成了密集的微小冲击。 再看水锤效应,你可以把它理解成管道里的液体突然被急刹车,结果就是把管壁狠狠撞了一下。当阀门突然关死 或者水泵突然停机时,原本高速流动的水流一下子被拦住,动能没地方去,就会转化成瞬间很高的压力波,在管道里来回反弹。 这个过程就叫水锤,它会让管内压力在短时间内剧烈波动,严重的时候能把管道、阀门甚至设备本身都冲坏。但水锤效应并不只有危害,它也有一个非常典型的正向应用,那就是水锤泵。水锤泵就是故意制造水锤效应,用这一下突然升高的压力,把水往更高的地方顶上去, 也就是把原本危险的水锤冲击变成免费可利用的增压动力。但是水锤泵通常要放在有一定落差的流水下游,靠水自己流进来。当水流到一定速度, 阀门被水流猛的冲壁,管道里立刻产生水锤效应。高压波把一部分水挤进旁边的高压腔和出水管里,送到更高的位置,压力消散后,阀门又会自动打开,水再流进来,如此周而复始, 所以他不用电不烧油,就能把滴处的水一点一点打上高处。这是水锤效应一个非常巧妙的正向利用。所以总体看下来,水锤是流速突然变化引起的压力波, 空化是压力过低先长出气泡,在塌陷,在这个过程中产生积波和微射流,把金属表面一点点啃掉,对局部金属表面的长期损伤往往更大一些。



在同一根管道里,水锤效应和空化效应经常会一起出现,水锤会让压力在极短时间内大幅波动,空化则会在局部产生气泡并反复塌陷,对金属表面造成严重侵蚀。很多爆管事故和阀门失效,从本质上都与这两种流体力学现象有关。那他们俩谁的危害要大一点呢?来一起看看。 像空化效应最典型的场景就是螺旋桨和水泵叶片,当液体在螺旋桨或者叶片附近流动时,叶片背面的流速会明显增大。 根据薄努力原理,流的越快的地方压力就越低。如果压力降的太低,低到接近或低于该温度下的饱和蒸气压,那么液体就会在叶片的背侧开始冒泡, 形成一团一团的小气泡,这就是空化的起点。随后这些气泡被水流带到后方的高压区域,一旦周围压力突然升高,气泡就会快速塌陷,发生内爆,在叶片表面产生很强的冲击波和微小高速射流, 时间一长就会造成明显的侵蚀和点蚀,这就是典型的气蚀损伤。同样在齿轮泵这类容积泵里,空化效应同样非常常见,而且它的危害更隐蔽。我们再通过这张图片理解一下,高压液体里会先形成许多微小的蒸汽气泡,压力升高,这些气泡就会猛烈塌陷,像发生了一次微型内爆, 产生的高速液体微射流不断冲击管壁或阀门表面,久而久之就会造成气蚀损伤。不过空化也不全是坏事,比如超声波清洗机,就是利用高频超声在清洗液中产生大量空化气泡,这些微小气泡反复生成塌陷,在弓箭表面形成细密的微冲击,可以把缝隙里的污垢和附着物一点点剥离下来, 大幅提高了清洗效率。类似的原理也用在皮肤表面的液体中产生空化气泡,这些气泡不断生成塌陷,就 形成了密集的微小冲击。再看水锤效应,你可以把它理解成管道里的液体突然被急刹车,结果就是把管壁狠狠撞了一下。 当阀门突然关死或者水泵突然停机时,原本高速流动的水流一下子被拦住,动能没地方去,就会转化成瞬间很高的压力波,在管道里来回反弹。 这个过程就叫水锤,它会让管内压力在短时间内剧烈波动,严重的时候能把管道、阀门甚至设备本身都冲坏。但水锤效应并不只有危害,它也有一个非常典型的正向应用,那就是水锤泵。水锤泵就是故意制造水锤效应,用这一下突然升高的压力,把水往更高的地方顶上去, 也就是把原本危险的水锤冲击变成免费可利用的增压动力。但是水锤泵通常要放在有一定落差的流水下游,靠水自己流进来。当水流到一定速度,阀门被水流猛的冲壁,管道里立刻产生水锤效应。 高压波把一部分水挤进旁边的高压腔和出水管里,送到更高的位置,压力消散后,阀门又会自动打开,水再流进来。如 如此周而复始,所以他不用电不烧油,就能把滴处的水一点一点打上高处。这是水锤效应一个非常巧妙的正向利用。所以总体看下来,水锤是流速突然变化引起的压力波,空化是压力过低先长出气泡,在塌陷,在这个过程中产生积波和微射流,把金属表面一点点啃掉, 对局部金属表面的长期损伤往往更大一些。山阴县科学技术协会科创山阴。

水锤效应使当打开的泵或者阀门突然关闭,水流对泵阀及管壁会产生一个压力,由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下 迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水力学当中的水锤效应,也就是正水锤,在水力管道建设中都要考虑这一因素。相反,关闭的泵阀在突然打开后也会产生水锤,叫副水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。


别眨眼,带你感受一下科学的力量。在白纸上按个手印,接着往杯子里倒少许的碘伏,用纸巾将碘伏涂抹均匀,倒扣放在指纹处,用吹风机对着杯子不停的加热,指纹渐渐的显现出来,你成功掌握了指纹提取术。 往四个杯子中的三个里面倒入不同高度的水,如何平均分配到四个杯子里面,只需往中间分别放上一节吸管, 你将看到水分配到各个杯子里面,这就是水的虹吸现象。瓶中装有三分之一的水,再把捡来的石头丢进瓶中,一直丢一直丢,即使把瓶子填满了,水都没有漏出来。请你来告诉我乌鸦是怎么喝到水的。往杯子里倒入适量白醋,把鸡蛋放进去,让它洗两天澡, 再把鸡蛋取出,用牙刷洗洗表面,它就变成 q 弹的皮蛋了。把正方形吸管框架沾点肥皂水形成了一个泡泡膜,放上一根浸湿的棉线,用竹签一搓,形成了一个空心圆, 这就是水的表面张力。往杯子里倒点食用油,再倒点清水,滴几滴红色色素,把三颗泡腾片进去,等待一会,就可以看见美丽的海底火山不断的喷发。在蓝色箭头的前方放一个玻璃杯,往杯里不停的倒水, 你会发现箭头竟然神奇的掉转的方向,这就是光的照射。在磁铁下放根火柴,把一瓶饮料挂在火柴上,用一根火柴撑开绳子,形成三角形, 另一根火柴放在火柴中间连接。拿走桌子上的磁铁,饮料居然能平衡挂在桌子上,这就是平衡杠杆的原理。往杯中倒入孩子爱喝的饮料,把洗脸巾放入饮料里,不停的搅拌,色素慢慢被吸附,看完还敢让孩子喝饮料吗? 往沙子上倒些许酒精,撒上白糖与苏打的混合物,点燃它,一条古老而神秘的法老之蛇,被你神奇的召唤出来了。用锤子敲击空瓶的瓶口,瓶子没有什么变化,只需给瓶子里加点水,再次敲击,瓶子就被敲碎了,这就是著名的水锤效应。 往可乐里倒入喝剩下的牛奶,拧紧瓶盖,静置两个小时,可乐竟然变透明了,你知道这是为什么吗? 用筷子提起一个苹果,用锤子向下敲击筷子,苹果竟然在不断的往上爬,这就是惯性与摩擦力的作用。带孩子玩虚拟的手机游戏,不如带他做这些真实的科学小实验!
