螺旋桨在水中转时形成的水泡内的气体成分是什么

作者&投稿:项樊 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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解析:

水蒸气

水呢?水中通常溶有少量空气,进一步说,水的分子群可以转化为气体——水蒸气。在这一点上说,它同啤酒没有什么不同。不同的是,水分子在较低的压强下才会变为气体,产生气泡,这 种气泡称为空泡,也称为空穴。空泡有时小到直径只有10-5厘米,可别小看这种不起眼的空泡,它曾经是而且现在还是航海事业的可怕障碍。

1894年,英制240吨的小型驱逐舰“勇敢号”初试航时,螺旋桨转速只能达到384转,比额定设计转速低1.54%,几经调试,直到1897年,总工程Barnaby才在造船工程师会上发表论文说明最初成绩不

良是由于螺旋桨发生了空泡现象。过了20年,1915年,英制的新鱼雷艇“德林”号驶入大西洋试验,它的设计速度比前一型号大一倍,但是当舰艇机器以最大转速工作时,艇尾抖动,尾部海水泡沫翻腾,犹

如倒啤酒时一样,速度和前一型号一样。当鱼雷艇回到基地时,螺旋桨已破烂不堪了。这又是空泡在捣乱。直到1971年,有人对上千艘船做了调查发现,其中有30%的螺旋桨在使用一年后,由于空泡造成不同程度的损伤。

为了研究空泡产生的机理及其作用,人们从上世纪就开始了理论与实验研究。1895年,英国建造了专门研究空泡问题的小型水洞,随后在本世纪20~30年代,英、德、法、苏、美等国相继建造了较大型的空泡水洞。同时理论研究也取得了相应的进展。

高速水流为什么会冒气泡?原来水在标准大气压下(一个大气压相当于101325Pa),温度达到100℃,水就会沸腾,“沸腾”就是水内部能冒气泡的现象。不同温度下,水沸腾的压强是不同的,这个压强称为饱和蒸气压,也称蒸气压。水在不同温度之下的饱 和蒸气压为:

温度/℃ 020406080 100 120

蒸气压/Pa600.662338.17381.21493447377101325198490

由此可见,在压强为2338.1Pa时,水在20℃就开了,这种在常温下沸腾的现象,可以称作“冷沸腾”。在海拔4000米以上的高原地面,由于那里的气压低,沸点只有86℃,所以在那里煮东西不容易熟。在压强达到198 490Pa时,即约不到两个大气压时,水到120℃才开,这个压强差不多是通常高压锅的压强。

前面说过,流体高速运动,会造成局部压力减小,特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时,会造成局部水的压强很大,达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。

一旦产生了空泡现象,阻力就会加大,产生气泡会消耗大量的能量。所以船速再也上不去了。如果不采取对空泡问题的特殊对策,那么大部分大船速度将超不过26节(约14米/秒)。

然而空泡对航海带来的危害还不止如此,问题是空泡在低压区形成后,随着流动流到高压区,在那里压力增高,空气泡无法存在而闭合。空气泡闭合会造成类似于爆炸的高压,甚至会达到100000大气压。在这种大气压下,任何金属材料都会被破坏,于是螺旋桨很 快便被空泡咬得百孔千疮。类似的问题在大型水电站与大型水坝上也产生过,泄流洞水速高了,水泡可以侵蚀洞壁,水电站涡轮机叶片可以在几天

之内被水泡吃掉数十毫米厚。

水滴石穿,不间断的水滴可以将坚硬的石头打穿。起先,人们认为是由于水流长时间冲刷造成的,原来也是由于空泡在起作用。随着高速摄影机的发展,有人以每秒1500张的摄影机对准液滴“着陆”的

地方。液滴由圆而扁然后四散溅开,就在这一瞬间在液滴中心附近的一些局部流速相当大,足以达到产生空泡的低压。于是空泡逐渐将坚硬的石头咬去。在涛涛流动的江河中,流水拍击岩岸,“乱石穿空、

惊涛裂岸”,水的这种作用,恐怕也是空泡在作怪。

螺旋桨在水中转时形成的水泡内的气体成分是什么
答:前面说过,流体高速运动,会造成局部压力减小,特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时,会造成局部水的压强很大,达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。一旦产生了空泡现象,阻力就会加大,产生气泡会消耗大量的能量。所以船速再也上不去了。如果不采取对空泡问题的特殊对策,那么大...

潜艇在深海行驶的时候,为什么螺旋桨还能划出水泡
答:而当桨叶转速增加到某一数值,桨叶吸水方向水流压力降到海水的饱和蒸汽压力时,一部分海水就要汽化成为水蒸气,并在桨叶的吸水面上出现汽泡溢出,这就是空泡效应。螺旋桨的转数越高,空泡效应就越严重。舰艇的空泡效应不仅会使水流发生畸变,使桨叶产生空转,从而降低桨叶的推进效能,还可能导致强冲击波的...

为什么轮船划过的地方,在海面上会留下白色的痕迹,而且很长时间不消失...
答:这个是水泡的痕迹,但不是螺旋桨打的,是排出的冷却水和水面撞击产生的气泡,显现白色,螺旋桨一直在水底,打不出多少气泡的.至于为什么难消除,一是气泡太多太密,二是太小,上浮缓慢.

肥皂泡破裂瞬间,温度竟高过太阳温度几倍,它究竟是种什么存在?
答:螺旋桨工作时由于快速搅动水体,会产生极低压区域,造成水沸腾蒸发形成气泡,但周围海水的高压又会导致这些气泡不可能扩大,反而会被急剧压缩,破裂,快速破裂,形成超高速水流,冲击螺旋桨,逐渐腐蚀螺旋桨表面,引起表面粗糙度增加,阻力增加,最后腐蚀面积扩大造成螺旋桨报废!所以在那个高能量释放的事件中,...

潜水时上浮过程有船经过时不知道 会不会被螺旋桨打到?
答:会,后果会很严重。所以需要上浮时会先打象拔(类似浮标之类的棒状物体,从海底充气后释放到海面)。如果没有象拔,上浮时需要用备用二级头释放空气,在水面形成持续水泡。用于警示来往船只。

求中央9套一部纪录片关于看不见的力
答:了,一定以为是撞上海里什麼硬东西了。而实际上从实验里,我们可以看到螺旋桨高速旋转时,在叶片边缘会产 生滚动的水泡,水泡破裂产生的高温侵蚀著金属表面,造成破坏,这种现象就叫做气蚀。九、鬼闪(Sprites):鬼闪是一种大自然的放电现象,都是伴随著暴风雨产生。它的发生时间,是以千分之一秒为单位...

为什么一个螺旋桨的潜艇不会在水里打转,就像直升机对旋翼产生反作用力...
答:改为更为先进的泵喷式推进器,如海狼级,弗吉尼亚级,机敏级等。 泵喷式推进器相较传统的螺旋桨推进,有更低的噪音,航行时不易产生水泡的优点。另外,由于设计理念的不同,美国的核潜艇一般都是单轴单桨推进,而俄罗斯的俄潜艇一般都是双轴双桨。希望对你有帮助 ...

啤酒怎么会冒泡?
答:前面说过,流体高速运动,会造成局部压力减小,特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时,会造成局部水的压强很大,达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。 一旦产生了空泡现象,阻力就会加大,产生气泡会消耗大量的能量,所以船速再也上不去了。如果不采取对空泡问题的特殊对策,那么大部分大船速度将超...

为什么这船不会沉水呢?
答:第二点就是轴与轴套之间的空隙越大,船轴高速旋转时产生的离心效应越强,越容易将水吸进船舱,因此要尽可能缩小轴与轴套之间的空隙,比如在船轴的两个轴承之间注满防水润滑油,或者将一定壁厚的塑料管插在船轴上,侵占轴套内的空间,再涂抹防水油。当你的船在第一点第二点都有问题的时候,会大量...

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答:又有消息说,1963年美国海军在波多黎各东南海域进行军事演习时,发现了一艘不明潜水艇,它只有一只螺旋桨,却能以280千米/小时的高速在深达9千米的海底航行。美国军舰和潜艇尽力追赶它,却无法赶上。这艘幽灵潜艇的性能令人咋舌,因为即使目前人类最先进的潜水器也只能下潜到水下6千米左右,在水中的时速不会超过95千米。