材料的含沙水流冲蚀磨损性能研究

摘要

高速含沙水流对水轮机过流部件和水工建筑材料的磨损破坏作用较大，如何评价材料的耐磨性能，寻求先进的耐磨保护方法一直以来是人们关注的焦点，是影响我国水力发电事业进一步发展的关键问题之一。 本文针对我国水力发电的特殊性(高含沙量、水头高、落差大、材料磨损严重)，在深入分析国内外气蚀、冲蚀磨损试验方法的基础上，对实验室现有冲蚀试验装置和试验方法进行改进，研究典型的聚合物材料和金属材料的气蚀与冲蚀复合磨损问题，探讨了高速含沙水流作用下材料的磨损机理，并根据试验结果设计了将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为耐磨材料应用于280 m落差泄洪洞水工建筑的技术方法，现场使用试验证明超高分子量聚乙烯具有提高水工建筑的抗磨耐磨能力。 本文的创新和研究成果体现在以下五个方面： (1)、对MCF-30冲蚀磨损试验机的试样盘材料进行改进，提高其耐磨性。通过设计具有局部绕流效应带凸沿的试样结构，实现了泥沙冲蚀试验机的气蚀效应。 (2)设计了GSPS-S型高压水射流冲蚀磨损试验机的水下冲蚀装置，使之产生气蚀与冲蚀复合磨损试验条件，为试验研究服务。 (3)、研究两种不锈钢材料在气蚀与冲蚀共同作用下的磨损机理，探讨高速水流、泥沙的交互作用对材料造成的磨损破坏过程。 (4)、试验研究了三种聚合物材料和两种不锈钢材料的耐磨性，指出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)最适合在含沙高速水流中工作，具有较好的耐磨性和保护作用。 (5)、针对高坝泄洪道抗含沙水流冲蚀的保护技术问题，设计了减缓水工建筑磨损破坏的UHMWPE保护结构，经过试验获得了良好的效果。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章含沙水流磨损的研究方法及试验技术的现状

第三章旋转式气蚀与冲蚀复合磨损试验研究

第四章射流式气蚀与冲蚀复合磨损试验研究

第五章泄洪道耐磨损保护技术研究

第六章全文主要成果、结论及研究展望

参考文献

附录：攻读硕士期间的主要工作及发表的论文

致谢