不同弹性材料空蚀特性试验

摘要

在水利工程的泄水建筑物中，弹性材料作为抗空蚀材料具有极为广阔的应用前景，研究空化泡与不同边界材料的相互作用，探索弹性材料抗空蚀的机理，具有明确的现实意义和理论价值。本文通过开展不同弹性材料超声空蚀试验，从宏观和微观角度观察分析不同弹性材料的空蚀特征，研究材料抗空蚀性能的影响因素。其中，弹性材料主要包括216–1硅胶、216–2硅胶、218–1硅胶、218–2硅胶、聚氨酯、软质聚氯乙烯、硬质聚氯乙烯、酚醛层压板、低密聚乙烯、高密聚乙烯、聚酰胺等材料，对应的拉伸弹性模量范围为1～4 660 MPa。研究发现：1）弹性模量为1～11 MPa的弹性材料在超声空化作用下没有出现空蚀质量损失；材料的表面仅有些细小的纹理变化，没有出现破裂或孔洞，表明在这一弹性模量范围的弹性材料具有较好的抗空蚀特性。2）随着弹性模量增加，不同弹性材料的空蚀破坏特征有较明显的差别，说明此时材料抗空蚀特性与弹性模量的关联性下降，与材料密度、结构等特征有关：高密度、结构致密的材料空蚀质量损失和表面粗糙度变化很少；密度较低、结构稀疏的材料有明显空蚀质量损失且表面粗糙度增加。另外，材料表面缺陷处更容易发生空蚀破坏。研究结论可为弹性抗空蚀材料的研发和应用提供理论支撑。

关键词

弹性材料 / 超声空化 / 空化泡 / 空蚀特性

基金资助

国家自然科学基金项目（52109081）