微颗粒表面异相成核空化机理及在空蚀磨损中的作用

空蚀是造成水力机械过流表面破坏和材料损失的重要原因。在实际工况中，微颗粒的存在加速了这一损伤过程。本研究拟从微颗粒与空泡相互作用的角度，探索微颗粒的存在对空蚀磨损的作用。通过在高压空化腔中观测微颗粒表面的异相成核空化过程、在原子力显微镜液体水槽中探测微颗粒与空泡的吸附过程，以及在振动空蚀实验中检测空化和空蚀强度，获得微颗粒的几何特征与荷电状态对空泡形成和稳定性影响的作用规律，进而推导小尺度、大曲率条件下微颗粒表面的空化模型和相平衡方程，并对空泡溃灭时微颗粒的抛射过程进行数值计算。基于以上的实验和理论结果，分析微颗粒及其表面效应在空化和空蚀阶段对固壁空蚀磨损的作用。研究将为明晰微颗粒的界面效应，深入理解空蚀磨损机理提供实验依据和理论支持。

空蚀是造成水力机械过流表面破坏和材料损失的重要原因。在实际工况中，微颗粒的存在加速了这一损伤过程。本研究通过构建高速显微空化观测系统，观测和分析微颗粒表面的空化过程，分析微颗粒与空泡的相互作用，并进而分析微颗粒对空蚀的影响。. 研究基于对微颗粒表面的异相成核空化过程的观测，揭示了空化初期微颗粒表面空泡的生长规律与相界面平衡之间的关系，并进一步建立了基于扩散方程的异相成核空泡生长模型，从而获得了固壁表面存在的纳米气泡发展到稳态宏观气泡过程中的相界面动态变化与平衡条件；并通过原子力显微镜液体水槽中探测微颗粒与空泡的吸附过程，以及在振动空蚀实验中检测空化强度，获得了微颗粒的几何特征与荷电状态对空泡形成和稳定性影响的作用规律；基于以上的实验和理论结果，进行了空泡溃灭时高速冲击过程对壁面损伤的数值计算，分析微颗粒及其表面效应对固壁空蚀磨损的作用。该研究为明晰微纳米尺度的相界面平衡，以及深入理解空蚀磨损机理提供了实验依据和理论支持。