國外專家對洗砂機被氣蝕的幾種看法
一種看法認為,洗砂機汽蝕核子是由不可溶性氣體組成的小氣泡,且很容易在外部壓力降低耐突然長大。然而卻無法解釋這些氣泡既不漂浮到水面上去,又不在水的內部由于氣體擴散作用而消失,長期存在于水體內部的原因。考慮這種不能白圓其說的情況,要說洗砂機汽蝕核子長期存在于水中的原因,就必須引入另外的假說。
一種假說認為,水中的氣泡實際上是氣泡產生與消失兩種過程動態平衡的結果。氣泡的產生可能是由尺寸極小的氣泡聚合的結果。這。小氣泡則是由于熱力學的熱漲落作用或者是由于宇宙射線輻射的結果而產生的。在設有鉛屏蔽的超聲波汽蝕試驗裝置上,將凈化處理過的蒸餾水用來做汽蝕試驗,結果不易發生汽蝕,當拿掉鉛屏蔽或用鐳中子照射水體時,水體體積強度大為降低,容易發生洗砂機汽蝕。這說明宇宙射線對激發生成汽蝕核子的作用。
另一種假說認為,存在于水中的氣泡表面集聚著同性電荷,且電荷的極性是由水中離子的極性決定的。同性電荷相互排斥,導致汽蝕核子的穩定。
還有一種假說認為,氣泡表面有一層硬的同時又足透氣的有機薄膜,它是由水中極小的有機物吸附作用而形成的。由于該有機膜阻礙氣體的擴散,從而增大了氣泡的溶解時間。如果真是這祥,在對水體加壓處理后,氣泡應全部消失;水的破壞強度則應突然增大到理論值。但是,專門試驗表明,經加壓150公斤/厘米處理的水,其破壞強度雖有所提高,但相距理論值甚遠。
關于洗砂機汽蝕核子的結構,還有另外一種看法,即認為汽核是一些懸浮在水中的,非常小的,不浸潤的固體微粒。它們持續懸浮在水中的原因是布朗運動的結果。如果真是這樣,包圍這些固體微粒的小氣泡的尺寸將是非常小的,水的破壞強度相應較高。但實際并不然。因此,這種看法不能解釋在通常的條件下水的破壞強度很低的原因。
這樣,由美國的哈維和蘇聯的艾布斯金提出的關于洗砂機汽蝕核予的氣體擴散穩定假說,被普遍認為是可以接受的一種關于洗砂機汽蝕核予結構的說法。
這一假說認為,洗砂機汽蝕核子是水中固體顆粒或繞流物體表面的縫隙中未被溶解的氣體微團。由于縫隙不被水浸潤,氣水分界面為一凸向氣體微團的曲面。由于表面張力的作用,使縫隙中的氣體壓力小于外部的水壓,這樣就可以得到一個在任何情況下都能維持平衡狀態的條件。當氣體微團的壓力小于水中的飽和空氣壓力時,則氣體從周圍水體向里擴散,而當壓力大于飽和空氣壓力時,則相反,里面的氣體將向周圍水體中擴散。此時,氣水分界面的位置將發生變化,即在新的狀態下維持平衡。
雖然這一假說很明了很直觀,并有相當多的實驗數據予以支持,但至今仍缺乏對這一汽蝕核子模型的數學描述。這是因為縫隙的尺寸和形狀的不定性和浸潤程度的不同,給確定的數學分析增加了難以克服的困難。因此,即使球形氣泡不能用來解釋洗砂機汽蝕核子的擴散穩定性,但由于數學描述比較簡單,這一模型至今還在應用。此外,在繞流物體的表面所產生的汽泡也確實是些球形泡,當水中壓力降低時,固體顆粒縫隙中的氣體微團將從其中大量逸出,形成球形泡。因此,研究球形泡的動力學仍不失其普遍的意義。
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