水机过流件弹性边壁-边界层同步波动抗冲蚀理论与实验研究

水流挟带沙粒冲击流道边壁造成的冲蚀磨损是水机过流件失效的主要形式。被冲蚀的流道金属边壁普遍呈现周期性波纹形貌。研究表明，它是流体边界层扰动波挟带粒子周期性冲击边壁的结果。基于冲蚀成因，本项目提出弹性边壁-边界层同步波动抗冲蚀研究构想：在边壁制备弹性保护层，通过弹性涂层整体的力学与几何参数设计实现弹性边壁在流体作用下与边界层的同步波动，使边壁表面与近壁粒子运动轨迹保持平行从而回避粒子对边壁的冲击，达到减缓冲蚀的目的。研究内容围绕实现边壁-边界层的同步波动展开：.一、分析流固界面相互作用的内在联系，建立弹性边壁-边界层耦合波动的力学模型；求解耦合波动问题，提出弹性边壁-边界层同步波动的力学条件；二、以实现边壁-边界层同步波动为目标，发展根据边界层扰动条件确定边壁弹性材料力学与几何参数的应用设计模型；三、对本方法设计的弹性边壁进行模拟冲蚀实验，检验和完善理论分析与设计模型。