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“因此在设计船只的时候,空泡效应就是不得不考虑的问题了,你们觉得,空泡最容易产生在哪里?”
“产生在船侧,水平面与船接触的地方。”
周至说道。
“不对,应该是产生在螺旋桨那里。”
麦小苗想了一下:“螺旋桨的速度是整个传递最高的地方,而且螺旋桨的外缘和轴柄角速度相同,因此越是远离圆心的部分,速度就越高,搅动的水流会在螺旋桨各处发生剧烈的速度变化,这种变化又会导致局部压强的剧烈变化,容易形成产生空泡的条件。”
“嗯,还是小苗聪明一些。”
秦海峰称赞道。
周至就在心里默默地念叨着,那是因为你们都是学理科的,这么比太不公平了。
有本事儿大家来对“烟锁池塘柳”
,看看谁聪明!
秦海峰没管周至心里在想什么,继续解释道:“气化,其实就是水沸腾产生的,我们知道,水在一个标准大气压下,沸点是100摄氏度,而在珠峰上,由于气压小,水最低可到69摄氏度时出现沸腾。”
“如果在20℃的海水里面,如果局部出现低于2338.8pa的低压,那么海水依然会沸腾并产生气泡,这就是空泡的产生原理。”
“而整个船体或者潜水器上,最容易产生低压的地方,自然是螺旋桨周围。”
“这其实也不难理解,由于桨叶的高速移动,类似机翼的原理,桨叶背部的压力必然降低,进而形成一个吸力面,低压自然就这么产生了,当压力低于海水的饱和蒸气压时,就会出现低温沸腾现象,大量的气泡便产生了。”
“对于船只来说,这类气泡的危害性是非常大的,空泡与高温沸腾的区别在于,烧水出现的沸腾,其内部生成的气泡还会不断长大,因为气泡可以不断从周围获得热量。”
“而空泡的周围,没有热量的输入,只存在周围高压海水的强力挤压,几百万分之一秒的时间里,螺旋桨产生的空泡呈现爆发式增长,之后,由于周围海水的高压,空泡又被急剧压缩,直至崩溃,在崩溃时它们会形成爆炸性射流,这个射流的时速,往往高达几千公里以上,即便是高强度的合金钢制作而成的螺旋桨,也经不起其长年累月的冲击。”
“除了射流,空泡破灭时,还会产生爆炸性的冲击波。
这就像螺旋桨高速转动时,桨叶背部的水跟不上桨叶的移动一样。
这样的冲击波往往会造成螺旋桨的变形,断裂。”
“第三个方面,就是大量空泡破裂时产生的极大的噪音,对于军队来说,这样的噪音往往是识别对方舰船类型,甚至是某一艘舰船的声呐标志。
比如红宝石设计局设计的台风核潜艇,其噪声能够高达115分贝,传说中的台风在海参崴出港,整个北太平洋都听得见,说的便是噪音的玩笑话,我们海军,当然希望这样的声音越小越好,最好就是压根没有。”
“不过就如小苗说的那样,只要是采用的螺旋桨推进原理,就必然会造成这样的压力差的剧烈变化,也就不可能避免空泡的产生。”
秦海峰将帽子再次取下来,指着自己的一头白发:“你海军叔叔这一脑袋的白头发啊,就是跟这些气泡作斗争的产物了。”
周至隐约知道秦海峰大学毕业后进了海军某科研单位,现在看来,多半就是研究舰船推进系统的研究所了。
“所以叔叔是有什么项目需要我们帮助吗?”
麦小苗问道:“用小智的算力?”
“差不多。”
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