专利名称：抑制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制或控制液体机械叶片中汽蚀及流动分离产生的方法，特别是
一种通过表面运动，提高叶片表面低压区的局部压力，从而抑制或控制云空泡及流动分离 的产生、提高能量利用率的方法与装置。
背景技术：
在一定的温度下，当液体的压力低于其饱和蒸汽压力时，液体就会发生汽化，产生 汽蚀现象。螺旋桨在运转中，若其过流部分的局部区域(常在叶轮叶片进口缘稍后处)的 绝对压力下降到当地温度下的汽化压力时，液体在该处开始汽化，产生气泡。气泡随液体 向前流动，产生贴附于固体表面的片空泡，随着片空泡的增大，空泡尾缘发生振荡或破碎， 空泡尾缘的液体将高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击现象。在螺旋桨、水轮机、泵等 液体机械中，汽蚀是一种非常常见的现象。图2是一个完整的汽蚀演变过程，片空泡初生 (a)、片空泡成长及片空泡尾缘回射流产生(b)、回射流冲向片空泡前缘(c)、回射流冲击片 空泡表面撕碎片空泡形成云空泡(d)，云空泡云团向下游移动，翼型前缘附近产生新的片空 泡(e)， (f)同(a)，如此完成一个从片空泡初生、发展、回射流、云空泡脱落的全过程，也就 是汽蚀过程。汽蚀会导致叶片的破坏，诱发振动与噪声，导致流动效率降低。为了抑制汽蚀 的发生，减小流动噪声，前人也提出了一些方法，图3是在翼型上加障碍物(凸起或凹陷) 的方法，阻碍回射流冲击片空泡前缘表面，有一定的降噪效果，但仍然很不理想。
目前探测潜艇最有效的办法仍然是使用水中设备，尤其是声纳。对高速前进的潜 艇而言，螺旋桨噪声是主要噪声源，而汽蚀是导致螺旋桨噪声的主要原因。人们已经花了很 大的精力来研究空泡的生成机理，然而如何控制空泡产生？如何抑制由空泡脱落引起的噪 声与振动？还是一个没有得到很好解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述根本性的问题而提供一种抑制或控制液体机械叶片 中汽蚀产生及流动分离的方法，达到抑制螺旋桨等液体机械中噪声及振动产生、提高流动 效率的目的。 为了达到上述目的，本发明的构思是在叶片的最低压力区域，安装可以运动的表 面，使得该处的压力比原先没有运动表面时有所提高，高于液体在该温度下的饱和压力。这 样可抑制片空泡产生，既然空泡不能初生，当然也就不会发展及溃灭了。如此可以有效彻底 地抑制汽蚀的发生及其诱发的振动与噪声。同时，由于最低压力点压力有所提高，流动分离 得到抑制，从而提高液体机械的流动效率。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案 —种抑制液体机械中汽蚀及流动分离产生的方法，其特征在于对液体机械中叶片 的前缘或容易产生"汽蚀"的低压流动区域，安装运动表面，改变叶片表面上的压力分布，使 得流经所述叶片该区域的液体压力高于其饱和压力，避免发生汽化，抑制初始空化及流动分离的发生，实现对汽蚀及流动分离的抑制。 上述运动表面可以安装在叶片前缘，也可以安装在叶片的其他低压区位置。
上述的运动表面可以是由电机驱动的圆柱，也可以是类似皮带轮的运动表面。
上述的运动表可以安装在静叶片上，也可以安装在动叶片上。 当运动表面安装在潮汐透平叶片或其他流体机械上时，不但可以抑制气蚀发生， 还可以抑制流动分离，提高叶片的升阻比，从而提高水能利用率。 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出的实质性特点和显著的优 点本发明提供的方法，可以抑制空泡的初生及空泡形态，提高叶片升阻比，抑制液体机械 叶片中产生噪音和振动，提高能量利用率。
图1是本发明叶片前缘抑制空泡产生的方法方法的机构示意图。
图2是汽蚀形成过程示意图。 图3是前人在叶片表面增设障碍物抑制云空泡回射流的模型。
图4是本发明一个实施例潮汐透平叶片抑制空泡产生的机构示意图。
具体实施例方式
本发明的优选实施例结合
如下 实施例一 参见图l，本抑制液体机械叶片中汽蚀产生的方法，其特征在于对液体 机械中叶片(1)的前缘或容易产生"汽蚀"的低压流动区域，安装旋转圆柱构成运动表面 (2)，从而导致该区域的液体的压力高于饱和压力，避免发生汽化，抑制初始空化的发生，实 现对汽蚀的抑制。 实施例二 参见图4，本抑制液体机械叶片中汽蚀产生的方法，对潮汐透平的叶片 (l)，在叶片(1)的前缘，安装旋转圆柱构成运动表面(2)，旋转圆柱的表面速度是来流水速 的O.广100倍。这种方法不但可以控制初始空化，还能够提高叶片的升力系数，提高水能利用率。
权利要求
一种抑制或控制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法，其特征在于对液体机械中叶片(1)的前缘或容易产生“汽蚀”的低压流动区域，安装运动表面(2)，使得流经所述叶片(1)该区域的液体随旋转圆柱(2)表面运动，从而改变叶片表面上的压力分布，使得叶片表面上本来容易发生汽化的低压区消失，避免发生汽化，抑制初始空化及流动分离的发生，控制云空泡及流动分离的形状，实现对汽蚀与流动分离的抑制。
2. 根据权利要求1所述的抑制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法，其特征在 于所述的运动表面(2)安装在叶片前缘，或者安装在容易发生气蚀的低压区域。
3. 根据权利要求1所述的抑制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法，其特征在 于所述的运动表面(2)是旋转圆柱，或者是类似皮带轮的运动表面。
4. ^iW根据权利要求1所述的抑制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法，其特征在于所述的运动表面(2)运动的线速度是来流速度的0. 1 100倍。
全文摘要
本发明涉及一种抑制液体机械叶片中汽蚀产生及流动分离的方法。本方法是在叶片前缘或叶片上容易产生“汽蚀”或流动分离的低压流动区域的位置，安装运动表面，致使叶片表面局部运动，改变叶片表面上的压力分布，使得流过该表面的液体不发生汽化或改变云空化泡形态及流动分离形态，实现对汽蚀及分离流动的抑制或控制，从而抑制液体机械中产生的噪声和振动，提高水能利用率或提高水泵、水轮机等流体机械的效率。
文档编号B63B1/38GK101734345SQ200910200539
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者张媛媛, 黄典贵 申请人:上海大学