流体力学中英文对照外文翻译文献

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14选择的材料取决于于高流动速度

降解或材料由于疲劳，腐蚀，磨损和气蚀故障糜烂一次又一次导致泵运营商成本高昂的问题。这可能通过仔细选择材料的性能以避免在大多数情况下发生。一两个原因便可能导致错误的材料选择：（1）泵输送的腐蚀性液体的性质没有清楚地指定（或未知），或（2），由于成本的原因（竞争压力），使用最便宜的材料。

泵部件的疲劳，磨损，空化攻击的严重性和侵蚀腐蚀与流速以指数方式增加，但应用程序各种材料的限制，不容易确定。它们依赖于流速度以及对介质的腐蚀性泵送和浓度夹带的固体颗粒，如果有的话。另外，交变应力诱导通过压力脉动和转子/定子相互作用力（RSI）真的不能进行量化。这就是为什么厚度的叶片，整流罩和叶片通常从经验和工程判断选择。

材料的本讨论集中在流之间的相互作用现象和物质的行为。为此，在某些背景信息腐蚀和经常使用的材料，被认为是必要的，但是一个综合指南材料的选择显然是超出了本文的范围。在这一章中方法开发出促进系统和一致方法选择材料和分析材料的问题领域。四个标准有关，用于选择材料暴露于高流动速度：

1.疲劳强度（通常在腐蚀环境），由于高的速度在泵本身与高压脉动，转子/定子的相互作用力和交变应力。

2.腐蚀诱导高的速度，特别是侵蚀腐蚀。

3.气蚀，由于已广泛在章讨论。

4.磨耗金属损失造成的流体夹带的固体颗粒。

磨损和汽蚀主要是机械磨损机制，它可以在次，被腐蚀的钢筋。与此相反，腐蚀是一种化学金属，泵送的介质，氧和化学试剂之间的反应。该反应始终存在- 即使它是几乎察觉。最后，该叶轮尖端速度可以通过液压力或振动和噪声的限制。

14.1叶轮和扩散的疲劳性骨折

可避免的叶轮叶片，整流罩或扩散器叶片的疲劳断裂施加领域的状态;它们很少观察到。在高负荷的泵，无视基本设计规则或生产应用不足的医疗服务时，这种类型的伤害仍然是有时会遇到。的主要原因在静脉或罩骨折包括：

?过小的距离（间隙B或比D3*= D3/ D2）叶轮叶片之间扩散器叶片（表10.2）。

?不足寿衣厚度。

?不足质量：叶片和护罩之间的圆角半径缺失或过于引起的小，铸造缺陷，脆性材料（韧性不足）热处理不足。

?可能地，过度的压力脉动引起的泵或系统，第一章。10.3。

?用液压或声叶轮的固有模式之间共振激发。也可能有之间的一个流体- 结构交互叶轮的侧板，并在叶轮侧壁间隙流动..

转子/定子的互动和压力脉动章中讨论。10产生交替在叶轮叶片的压力和所述整流罩以及在扩散器叶片。这些应力的准确的分析几乎是不可能的（甚至虽然各组分能很好通过有限元程序进行分析），因为叶轮由不稳定压力分布的水力负荷不能定义。它不仅取决于流在叶轮，集电极和侧壁的差距，同时也对声学现象，并可能在脉动系统（也指章。10.3）。为了开发一致的实证过程评估装载叶轮和扩散器，用于选择叶片和护罩厚度或对所述的损伤的分析中，可以使用下一个均匀的负荷的简单梁的模型作为起点。因此，封闭的叶轮或扩散器的叶片是通过夹紧在两端的梁建模。开式叶轮或扩散器的描述由光束夹紧在一端，但游离在其他。根据表14.1和14.2的计算是基于以下assumptions1：

1.考虑叶片的最后部分中，在所述叶轮出口处的束夹在两者的宽度为X =5×e和跨度L = B2（E =标称叶片端厚度没有可能配置文件）。如果刀片是异形，平均叶片厚度青霉用于确

定截面模量; EM被定义式。（T14.3.3）。

2.叶轮叶片受到一个稳定均匀的负荷它是由由等式给出的离心力。（T14.1.2）和压差作用的在根据式刀片（ψLoad）。（T14.1.1）。液压叶片载荷可以从在叶片（例如，通过CFD）的压力分布来确定。它是相对的离心力，并且ψLoad是因此负，式。（T14.1.5）。在扩散器没有离心力，而且ψLoad为正。在以下ψLoad= 0.1假设。

3.稳定的力量所造成的工作调动和离心作用产生一个意思是根据式压力σM。（T1

4.1.6），它代表最大应力在夹紧端。

4.压力脉动是不稳定，交替压力的量度作用在考虑叶片部分。叶轮之间的距离小和扩散，较高的压力脉动。根据本报道[10.1]，式的数据。（T14.1.3）可被使用。所得到的压力脉动大约到那些Q * = 0.6测量[10.10]对应。

5.脉动压力产生交变弯曲应力根据ΣW式。（T14.1.7）。从公式中得到的公称应力。（T14.1.4）必须乘以通过以确定峰值应力，这是一个切口因子αK有关产生疲劳裂纹。

6.槽口因子由两个参数确定：（1）在叶片和护罩之间的圆角半径的rf。公式（T14.1.7）提供αK= F（RF / E）。如果圆角半径是未知的，陷波系数应选为αK= 2最少。如果角落几乎锋利，设置αK= 4。（2）在铸件的质量，特别是铸造缺陷。由此产生的缺口依赖的因素上的缺陷的尺寸和它的位置相对于该浇铸表面。铸造缺陷的准确评估，将需要骨折机械标准，因此作为一个规则是不可行的。下面的值可假定：铸造质量差：αK= 4平均铸件质量：αK= 2高品质铸件，射频/ E> 0.5：αK= 1.5

7.允许的交变应力值σw取决于平均根据应力σM图。14.1。按照公式。（T14.1.8）和图14.1，对疲劳的安全系数SBW = 2和反对强迫破裂SZ A安全系数相继出台。这些分别根据材料的极限伸长率选定。该用于不同材料的值列于表14.11至14.16。

图。14.1。用于确定允许应力振幅值σw作为功能古德曼图在平均应力σM的

8.如果交替从方程弯曲应力。（T14.1.7）被设定为等于所述容许应力公式给出（T14.1.8），并从方程如果平均应力。（T14.1.6）是引入，将所得方程可解出的允许叶轮尖端速度U2，人。使用从图中的压力系数。 3.21，或公式。（3.26），可允许的每级头可以计算出来。

9.叶轮罩受到离心力。磁盘不断厚度的边界经历的最大切向应力σT中心孔作为给定由方程。（T14.1.10）。因为一个磁盘的简单模型恒定的厚度不能做到公正，以在复杂的应力分布叶轮，高安全系数SZZ正在required.1这些都在被选中鉴于极限伸长的，（见表14.11至14.16）。如果公式。（T14.1.10）解决为U2，获得另一限制叶轮尖端速度。

10.如果叶轮叶片受到动态负载时，同样必须适用于整流罩。都被假定两种动态加载的：（1）当一个叶轮的叶片通过一个扩散器叶片，在压力分布叶轮变化。这在球场T2作为暗示交替压力由图中表14.2所示。（2）另外，压力脉动可以通过在叶轮的流动产生侧壁的差距。这种波动可以通过密封间隙变引起的以上的圆周（偏心转子位置）时，或者当加热罩和/或壳体不加工，或通过上和下壳体之间的偏移轴向分割泵半部。压力波动可通过增强系统的影响，第一章。10.3。在罩壳的动态加载是根据公式假定。（T14.2.2）。

11.在叶轮侧壁间隙PRS的静压力超过了压力叶轮通道解放军。产生的压力差产生一个稳定弯曲应力σM在整流罩。PRS和PLA之间的差为零外叶轮半径和增大朝向中心。可

以判定从方程。（T14.2.5），将其从方程推导。（14.1和14.2）。压力在叶轮侧壁间隙是：

在叶轮通道中的压力上升被假定为按比例增加从入口到出口的半径。我们可以这样写：

根据式。（T14.2.6），R *可以假定为的重心由T2和a2定义三角，见图表0.2定义A2。观察护罩骨折通常可以通过这个三角形大致说明。从之间的差异稳定装载的寿衣结果式。（14.1和14.2），为给定由方程。（T14.2.5）。

12.压力差PRS - 解放军产生一个稳定的平均弯曲应力σM根据公式。（T14.2.8）。两个刀片之间的跨度相当于当地空气质量是选为t2和a2的平均值：LAQ =?（T2 + A2）。它可以表示为式。（14.2.7）。

13.离心力产生垂直于这些弯曲应力应力。因此，他们一直被忽视。另外，结合压力可以用作σM方程。（T14.2.10）。

14.类似于刀片在表14.1的计算，可允许的叶轮尖端有关用于整流罩的完整性速度可以计算为给出式。（T14.2.11）。它是由所选择的材料的疲劳强度来确定。疲劳强度σbw（或疲劳极限）取决于各种参数：

?峰值应力在变化的部件的横截面或形状具有大的对疲劳强度的影响。这些现象是由于应力集中捕获或缺口因素。

?使用表面粗糙的样品具有较低的疲劳强度比精细的表面的铸态表面的疲劳强度是低于约30?50％的在抛光的样本测量。

?材料：球墨铸铁材料比那些脆弱更好，因为应力峰值在裂纹的根被局部塑性变形减小。高负载叶轮，扩散器或轴应该因此具有最小极限伸长率对A> 18％（最好是A> 25％）。

?材料的缺陷（尤其是在铸件）损害疲劳强度类似的方式一缺口。铸造材料通常具有较低的疲劳强度优于锻造或者锻造材料。材料的微观结构应该是均匀的用最好的可能的晶粒，以达到最佳的疲劳强度。析出在晶界都是不利的。晶粒尺寸的影响说明由铬镍铁合金718（罗= 1300牛顿/平方毫米）的例子：腐蚀疲劳强度（CFS）在108个周期中的海水400牛顿/毫米2下降到240牛顿/平方毫米，当晶粒尺寸从0.01增加至0.15毫米，[14.26] ?腐蚀大大降低了疲劳强度。当使用金属部件在水中时，疲劳强度总是受到损害。因此疲劳在空气中测得的强度不能使用没有适当的校正，以评估在水中操作部件的应力。在海水中疲劳的减少实力相当实在。与疲劳强度提高抵抗局部腐蚀。

?在水或海水中，疲劳极限疲劳试验（渐近曲线应力与负载循环数的区域）是经常不达到使外推到循环无限数量变得非常难。例如报道[14.26]测试不允许定义的高合金钢耐久极限和青铜海水中即使经过108负载周期。所研究的材料的抛光试样未能在108个循环，在应力水平这对于不锈钢依赖于点蚀指数。如图14.2所示为107和108的负载循环测试数据。的强烈影响耐腐蚀性载荷循环的数量，并且可以理解的从这个数据。某些类型的铜牌在[14.26]测试的CFS是在范围σbw/ Rm的= 0.11到0.13（含镍抗蚀剂）。

?的残余应力的分量应该尽可能地低。残留拉伸应力（例如引起在表面通过研磨）降低疲劳强度。靠近表面残余压应力（例如，从喷丸）提高疲劳强度。

图。14.2。抛光不锈钢标本海水腐蚀疲劳强度CFS。点蚀指数由方程限定。（14.8）。厘米是极限拉伸强度。

由于上述的各种影响参数讨论，非常不同的疲劳强度的值可以在文献中找到对于给定的材料。该数据传播主要是由于测试条件。因此，这是非常困难的（如果不是不可能）为叶轮的疲劳强度定义有意义的值，并扩散器。各种试验条件下测得的疲劳强度是由无意味着相媲美。材料通过测量疲劳强度排名仅在一个特定的测试系列与严格控制的试验条件有意义。用于计算在图17所示的允许头。14.3至14.7，σbw/室= 0.3假设。腐蚀疲劳强度（中心）在海水中可以预期在σbw/ Rm的范围= 0.12?0.15，但此水平只能获得与钢，它们耐海水，章14.4.2。叶轮尖端速度允许的一些常用类型的材料从表14.1和14.2假设根据叶轮出口宽度，计算以公式。（7.1）。从式压力系数。（3.26），可允许的每个阶段的头在BEP然后确定并绘制在图14.3至14.7。以下假设这些计算和数字作了（他们应用此信息）时，应该很好理解：

1.计算适用于受迫振动。他们不占共振叶轮征模式和液压或声激励之间现象。

2.叶轮出口宽度从方程。（7.1）;扩散器入口宽度为：B3 = 1.15 B2从公式

3.压力系数。（3.26）。

4.拉伸强度Rm为最低值，从表14.11至14.16

5.疲劳强度σbw/室= 0.3。疲劳强度此级别适用于新鲜水和锅炉给水即水规格W1，W2，W5和W6作为在章规定。14.4.1。它并不适用于海水（W3和W4）。如果σbw/室= 0.12?0.15，假设海水，每级允许的头明显低于规定的图。14.3至14.7。对疲劳断裂

6.安全系数SBW = 2

7.安全系数的平均应力从表14.11 SZ至14.16（深圳增加与下降扯断伸长率）。

8.安全针对寿衣SZZ从下离心力迫使破裂的因素表14.11至14.16（SZZ增加与下降扯断伸长率）。

9.缺口系数（应力集中处）αK= 2

10.有关平均叶片厚度比EM * = 0.015;对于扩散器叶片EM * = 0.016;对于整流罩ERS * = 0.0225

11. D3 * =：叶轮和扩散器叶片11之间的距离

12.平均叶片载荷：叶轮：ψLoad= 0.1;扩散器ψLoad= 0.45在整流罩13平均压差装：ψRs= 0.1

14.允许头标绘在图14.3至14.7的有效期为最佳效率点。更高的负载，在部分负载所涵盖的安全系数。

上面选择的安全系数可能会出现相当高的。他们是有道理的因为假设负载是不确定的，使用的应力模型是很简单的。此外，安全系数必须涵盖偏离设计的操作以及铸造缺陷和腐蚀疲劳强度的固有的不确定性。

图14.3至14.7表现出以下事实：

?允许的头强劲增长与叶轮出口宽度和降低因此，随着特定的速度。

?最多约NQ = 30叶轮被建为每1200米阶段头。因此，操作条件确认相应范围图。14.3。因为在叶轮出口处的增加桨距T2的?，可允许头用数目减少的叶轮叶片的下降，如图12所示。14.4。双进入叶轮与叶片5（如图7.48），实现在首脑之间BEP700和800米操作经验从而证实了相应的范围所示。14.4。

?如果有几个不利的因素结合起来，允许的头可以大幅下降下面通过图中给出的值。

14.3至14.7。在一个特定实例中，叶轮护罩骨折发生在一个多级泵，每个阶段的头部下方200米（与D3 * = 1.025），因为叶片和护罩之间的鱼片的几乎犀利，与护罩厚度是远低于设计，由于核心移位。与αK= 4和ERS * = 0.012，根据表14.2计算产生180米的允许头。因而对这些叶轮的损害以及由计算预测。

?打开叶轮或扩散器被限制在较低的头比封闭的组件。

?注：由于较低的耐力极限，在每级允许的头海水很明显是比图给出更低。14.3至14.7。在高头较大的罩和叶片的厚度，可能需要在海水中。

图。14.3。允许头部哈尔受限于封闭叶轮叶片强度;适用于根据插= 1000公斤/立方米和水规格W1，W2，W5，W6。14.4.1

图。14.4。允许头部哈尔受到叶轮护罩加载;适用于根据插= 1000公斤/立方米和水规格W1，W2，W5，W6。14.4.1

图。14.5。允许头部哈尔受开式叶轮的叶片载荷;适用于根据插= 1000公斤/立方米和水规格W1，W2，W5，W6。14.4.1

图。14.6。允许头部哈尔受限于封闭的扩散器叶片载荷;适用于根据插= 1000公斤/立方米和水规格W1，W2，W5，W6。14.4.1

根据表14.1计算。和14.2并在给定的数据图。14.3至14.7促进疲劳骨折的风险的一个一致的评估对叶轮和扩散。但是，应用该方法时，所述不确定性和假设应该很好理解。当由图中的曲线给出的限制。14.3至14.7的各种材料在超过在某个特定的应用，一个更详细的分析是必要的。相反，通过适当的设计，分析和质量控制，组件可以是内置的头是上面规定的图允许磁头。14.3至14.7。

如果每级所要求的头超过从表中计算出的容许值

14.1和14.2，下面的补救措施可以考虑：

1.增加材料厚

度;

2.更强的材料：高室，高延展性（极限伸长率）;

3.选择与腐蚀（高耐力改善性的材料限制）;

4.尝试装载作为输入的一个更精确的计算，以有限元应力分析;为了减少叶轮和扩散器叶片（间隙B）之间

5.增加距离激发力量;

图。14.7。允许头部哈尔受到公开扩散器的叶片载荷;适用于SG =1.0和水规格W1，W2，W5，W6，根据插。14.4.1

6.提高铸件质量和光洁度;减少残余应力;回顾热处理（晶粒尺寸，材质的同质性，沉