綜述傳輸介質含沙量對耐磨管道磨蝕的影響
耐磨類管道除了對傳輸介質的耐磨功能外，一般還有相應的耐腐蝕功能，這里綜述一下，傳輸介質中的含沙量對耐磨管道的腐蝕影響。
早期的湍流邊界層認為貼近壁面處的流動是層流，并稱之為層流底層，自從50年代以后美國Stanford大學的湍流學派認為層流底層觸發湍流的重要區域，粗糙壁面可能不存在層流底層。當底層出現條帶后，邊界層的速度剖面逐漸發生扭曲，條帶逐漸升起，當速度剖面扭曲相當嚴重時，由于流動不穩定性流場發生振蕩并產生強烈的展向渦，最后強烈的振蕩把條帶打碎產生極大的脈沖，稱為猝發現象。伴隨猝發一部分底層流體向外抽出將強烈湍流脈動輸送到外層，與此同時，由于流動的連續性，外層一部分流體卷向底層，這種補充的水體受到壓力波的加速作用，以與邊壁成5°～15°的微星度掃蕩底面，并略帶側向推擠。
含沙高速水流每次發生猝發現象時，必然造成一次掃蕩底流挾帶懸沙對邊壁的5°～15°的微星度磨損，這種磨損現象屬于微切削磨損，這是由于猝發現象所引起的高速流團向壁面的掃掠而造成的猝然加劇的磨損，本文將其稱為掃蕩磨損。由于至今仍無水流含沙對猝發現象影響的報告，我們仍可按照湍流理論關于猝發現象的研究結果，認為這種猝發性的掃蕩磨損現象也是隨機的，由于猝發現象與紊流的擬序結構有關，因而，掃蕩磨損的特性也與含沙水流的紊流擬序結構有關，猝發性的掃蕩磨損必然隨水流含沙量的增加而增加。
3 泥沙含量對水流紊動性的影響
一般來說，當水中存在泥沙時，其粘性增加。當含沙量較小時，如體積比含沙量在10%以下時，含沙水流將保持牛頓流體的特性。此時由于沙粒之間的距離較大，某一顆粒到達另一顆粒所在位置時，前一顆粒的影響已可被忽略；所以對于任一點水流來說，泥沙的存在對它的影響可以看成是附近所有沙粒在該點所產生的獨立影響的代數和，愛因斯坦推導出如下公式
μr=1+2.5Sv
(2)式中 μr為相對粘滯系數，即渾水粘滯系數與同溫度清水粘滯系數的比值；Sv為體積比含沙量。
若含沙量Sv=10%,則渾水粘滯系數將增加25%。若含沙量比較大，渾水還可能從牛頓流體轉變為賓漢體，此時其相對粘滯系數則由下式表示
μr=(1+2.9Sv)-2.5
(3)若含沙量Sv=11%,則μr=2.6，粘滯系數比清水增加了1.6倍，增加是很顯著的。
水流紊動的生成，與耗散過程也就是水流中旋渦的形成，發展與碎裂過程。水流的粘滯性既影響旋渦的生成與發展，也促進旋渦的磨滅，消亡，所以粘滯性的增加將降低水流的紊動強度。拜格諾(Bagnold.R)在水槽中進行的試驗[5]，試驗用砂粒粒徑為1.36mm比重為1.004，模型沙為石蠟—鉛球粉。隨著含沙量的增加，紊動強度愈受制約，當體積比含沙量為25%時，不規則的紊動現象逐漸被規則的副流所代替，當體積比含沙量達30%時，紊動已顯著減弱，當體積比含沙量達到35%以上時，紊動及副流現象均已消失。這一試驗充分證明，含沙量的增加將降低水流的紊動強度。
4 泥沙含量對空化空蝕的影響
當含沙量增加時，紊動強度降低，脈動壓力減小，根據在水洞中垂直升坎空化影響試驗的結果可知，脈動壓力減小時，初生空化數也減小，初生空化數按下式表示
k=P0-Pv/ρV20/2
(4)式中 P0為試件前無干擾處的壓力；Pv為相應水溫下的飽和蒸氣壓力；V0為試件前無干擾處的流速；ρ為液體的密度。
為劉一心在循環水洞中的試驗得出的初生空化數和泥沙含量的關系曲線[7]，從中可看出，泥沙含量S對初生空化數有兩種相反的作用，當含沙量較小時，它促進空化提前發生，這可能是由于泥沙引起氣核變化的影響大于它對紊動強度影響作用的緣故，與此相反，當泥沙含量較大時則制約空化的發生。
5 結論
泥沙含量對磨蝕的影響是非常復雜的，特別是高速含沙水流，空化空蝕和磨蝕常相伴發生并相互影響，綜合上述可得出以下結論：
1.隨著水流含沙量的增加，小沖角的微切削破壞作用也相應增加。
2.隨著水流含沙量的增加，由猝發現象而引起的掃蕩磨損增加。
3.當水流含沙量相當大時，水流的粘滯性明顯增加，紊動強度明顯減弱，由紊動傳遞給單顆粒泥沙的能量減少，從而使單顆粒泥沙的破壞作用減輕。
4.隨著水流含沙量的增加，當含沙量較小時，沙粒所帶氣核對空化空蝕的影響大于沙粒對脈動壓力的影響，此時促進空化空蝕；而當含沙量較大時則相反，從而制約空化空蝕作用。 所以當含沙量較小時，隨著含沙量的增加，空化空蝕和磨蝕都不斷增加，此時泥沙對磨損起促進作用，而當泥沙含量較大時，隨著含沙量的增加若它對1、2兩項的影響仍大于對3、4兩項的影響則繼續表現為促進磨蝕，[2]中的試驗屬于此類情況，尚未發現臨界含沙量；若它對1、2兩項的影響在某一含沙量時小于對3、4的影響，則表現為抑制磨蝕，此含沙量稱為飽和含沙量Scr，中的試驗屬于此類情況。但Scr與水流條件、泥沙特性和壁面材料等有關，且泥沙含量對各種作用的影響仍無定量的結論，故尚不能確定Scr的大小，須進一步研究。特別是南方山區潮河流，懸移質泥沙含量往往很小，可能遠小于臨界含沙量，因而，含沙量的增加總是使磨損加劇。
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