快速动力学停流主要指以下两种不同形式的过程:振荡及水击。前者涉及周期性压力脉动;后者的即突然增加的压力可以迅速传播并产生冲击波,并破坏与其他部件接触表面(引起孔洞和裂纹),甚至导致组件的失效。这种现象通常发生在高速工况下,例如航空、核工业、火箭推进器和高速列车等。当管道、油槽或喷嘴中快速流体(如水、氢气、液氮、煤油等)突然被阻断时,会出现快速动力学停流现象。
快速动力学停流有关的一些基本知识:
振荡通常是由于被封堵的流体振动引起,在初始停止操作之后燃料或液体内部都存在惯性力,遭受阻碍后便无法马上停下。随着内部流体惯性力的不断作用,管道内部也会形成相应的振动频率,从而使得管道产生振动。振动的发生还可能由工艺原因引起的实验误差或者测量误差所导致。
此过程中有一个很特殊的现象——自激振荡现象。 如果载荷阻力足够小,则系统中的分析向运动的能量不断沉积,造成能量累积;在破坏之前,能量级别量级猛增。这种情况下,物体就像共鸣体,具有局限性振幅。
水击是指液体由于过渡跨越了阀门、闸门、泵等机械装置的密闭状态,快速地摩擦壁面并逐渐失去动能的一个过程。水击现象的出现可能导致严重的损坏,其中压力波以难以承受的强度传递到整个系统内部。这种流体冲击波的能量可以直接破坏设备,使其粉碎并导致系统崩溃。此外,水击还可能引起燃料爆炸和泄漏等危险情况。
在减少或避免快速动力学停流现象方面,还有一些方法可以采用。使用高质量的材料(如金属或聚合物),具有较大的韧性和耐久性,以抵御惯性作用和水击的影响。其次,需要针对特定的设计条件进行材料选择。通过改变液体供应系统结构,以降低系统的压力,并增加流体液体的密度等。开发新的技术和技巧,以减少出现该现象的可能性以及缩短系统的响应时间。