不可思议的气蚀现象!气泡可以摧毁一艘巨轮?这是什么原理?


不可思议的气蚀现象!气泡可以摧毁一艘巨轮?这是什么原理?


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不可思议的气蚀现象!气泡可以摧毁一艘巨轮?这是什么原理?


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你敢相信一触即破的气泡可以摧毁一艘巨轮吗?【不可思议的气蚀现象!气泡可以摧毁一艘巨轮?这是什么原理?】
1902年 , 当时最先进的驱逐舰下水试航 。 不久后 , 舰艇航速下降 , 驱逐性能也大幅降低 。 在检查中发现 , 光滑的螺旋桨变得坑坑洼洼 。 可明明采用了极耐腐蚀的合金 , 为什么还会出现这么严重的腐蚀呢?
力学家洛德·瑞利经过10余年的研究发现 , 造成舰船腐蚀严重的罪魁祸首竟然是水里的气泡 。 为什么吹弹可破的气泡有这么大的威力?它们又是怎么形成的呢?

舰艇在水中时 , 螺旋桨快速旋转 , 在叶片附近就会形成一片低压区 , 压力的降低会导致海水不加热就能快速沸腾 , 同时会产生大量的气泡 。 这些气泡里不是普通的空气 , 而是海水瞬间汽化形成的水蒸气 , 内部压力极大 。
在破裂时 , 能量会集中释放 , 产生极高的温度和巨大的冲击力 , 在周围海水的高压下 , 气泡还会形成像子弹一样的流束 。 它的速度约为5千米/秒 , 当持续冲击叶片表面 , 会产生无数的细孔和裂纹 , 加快螺旋桨的腐蚀 , 这种现象就是气蚀现象 。
我们常见的水滴石穿 , 形成的很大原因就是气蚀 。 通过高速摄像机可以发现 , 在水滴落地的瞬间 , 猛烈的撞击下会有无数的气泡产生 , 气泡高速冲击石头 。 在长年累月的侵蚀下 , 再坚硬的石头都会败下阵来 。

气蚀现象还常见于离心泵中 。 离心泵的叶轮转动会形成低压区 , 当压力低于液体汽化的压力时 , 就会引起一部分液体蒸发 , 产生大量水蒸气气泡 。 这些气泡在传输进高压区域后 , 被挤压急速破裂 , 产生的强烈冲击力可达几千个大气压 , 会猛烈冲击水管 , 严重时能将水管击穿 。
除了气蚀 , 离心泵启动时还会产生一种气缚现象 。 此时泵内气体未完全排出 , 叶轮转动形成的低压无法将液体吸进来 , 泵就像被“气体”缚住一样 失去了自吸能力 , 而电机也会空转烧坏 。 这种现象和气蚀一样 , 都会产生剧烈振动和刺耳的噪音 , 影响泵的正常工作 。 不过启动前 , 在泵内灌满液体 , 就可以有效避免气缚 。 而避免气蚀却比较复杂 , 要防止水温过高 压力过低 , 还要加强材料的强度和韧性 , 才能降低气蚀危害 。

在长期对抗气蚀危害中 , 人们也发现了气蚀的用处 , 气蚀发生时产生的高冲击力气泡 , 能够有效清洁污渍 。 高压水枪、自动洗碗机 、冲牙器等 , 都是气蚀被合理利用的产物 , 为生活带来了极大的便利 。

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