車葉的空蝕現象的成因及防範之道??

在此請教各位先進，幫忙解決小弟的疑惑？
1.車葉上的空蝕現象是如何發生？
2.要如何避免車葉發生空蝕？

煩請各位大德踴躍發言，在此小弟感激不盡，謝謝！！

這可真是一言難以畢之阿
全世界一大堆的學者，傾畢生的心力，搞到現在也沒辦法完全解決。
要看你是高速船還是低速船拉，也要看你的船是高載重船還是輕載重船，有一大堆因素影響這個，我就是學這個的，不過呢簡單說，轉速越低，船速越慢，就不容易囉，但是你如果船速要快，轉速要高，那鐵定會空蝕，像舷外機的螺槳，根本就是消耗品。所以主要還是要看你是應用在哪種船上拉，才能採取應有的方法去控制空泡所造成的侵蝕。

請參考
http://www.nsc.gov.tw/_NewFiles/popul ... dd_year=2006&popsc_aid=87
在船用螺旋槳有一個特殊的物理現象，就是螺旋槳表面的「空蝕」。隨著螺旋槳合成入流速度的增加，翼表面的壓力隨著降低，當低至流體的蒸氣壓時，就產生「空蝕」現象，也就是在這溫度之下流體會汽化。一般說來，水的蒸氣壓在攝氏15 度與 25 度時大約分別是一大氣壓的1.7％ 與.1％，因此「空蝕」時，翼表面可說是處於很低的壓力。
此空蝕的現象是船用螺旋槳相當特別的一種物理現象，而空化會因為螺旋槳葉片表面壓力分佈的不同而有不同的型態，最常見的可以歸納為以下幾種。
（１）、葉尖渦空泡：產生的原因是由於螺旋槳葉尖上下表面壓力差很大，流體由高壓面往低壓面快速繞過，而產生很強的漩渦，這漩渦會隨著螺旋槳的旋轉往後洩出去。漩渦的旋轉速度很快，中心壓力最低，當低於水蒸氣壓時，就產生葉尖渦空泡。對於作戰艦艇，葉尖渦空泡是最早發生的空化現象，發生後會產生很大的噪音，不但使艦艇的行蹤容易被偵測到，而且容易干擾自己的聲納，影響水下作戰。 一般來說，螺旋槳直徑愈大、轉速愈快與入流愈不均勻時，葉尖渦空泡愈早發生，也就是說，螺旋槳葉尖渦空泡強度與螺旋槳葉尖的推力大小有關。
而當螺旋槳葉片數增加時，每個葉片所產生的推力自然下降，因此葉尖渦空泡愈不容易發生，這也是為什麼潛艦的螺旋槳大多採用七葉的原因。
（２）、片狀空泡：產生的原因是由於攻角太大，葉片上表面導緣產生很低的局部低壓，因此從導緣往下游延伸。這種空泡很穩定而且是透明的，通常不會造成螺旋槳的浸蝕。一般商船由於艉部進入螺旋槳的軸向入流不均勻，最容易產生這
類空泡現象。
（３）、泡狀空泡：通常只在船速很快、轉速很高且螺旋槳軸向入流均勻時才會發生，因為這時螺旋槳葉片低壓面壓力很低，已有很大的區域低於水的蒸氣壓，流體流經這區域有足夠時間氣化成大汽泡，然後隨著流體流往下游。當進入流體壓力高於蒸氣壓的區域時，汽泡迅速破裂，破裂的時間僅需百萬分之一秒，而且破裂時會產生射流。射流的壓力通常超過一千個大氣壓，因此即使螺旋槳一般都採用抗浸蝕能力很強的鎳鋁青銅合金，仍然很容易在葉片表面造成嚴重的破壤，並產生很大的震波往外傳遞。
而螺旋槳產生的空蝕現象，一般具週期性。因為由船體產生的軸向不均勻入流，在空間上的分佈是固定的，當螺旋槳葉片轉至某固定角度時，就會產生相同的空化現象。因此當葉片轉一圈，現象就重複一次，當有Ｎ個葉片時，螺旋槳轉一圈，現象自然就重複Ｎ次了。
當螺旋槳空蝕產生時，就表示水中有個體積突然漲大，對流場周圍會產生一個正壓的衝擊。而當螺旋槳轉至低攻角處，空化突然消除時，表示水中有個既存的體積消失，而這會對流場周圍產生一個負壓衝擊。如此正壓負壓交替的作用，使壓力波往外傳送，首當其衝的，當然就是位於螺旋槳附近的船體結構，而這些壓力波就是造成船體振動與噪音的主要來源。
空蝕的產生會影響螺旋槳的效率，而所造成的浸蝕會損害它的強度，減少它的壽命。

窩蝕(Cavitation erosion) 其現象是液體中的氣泡在臨近固體表面破碎時造成材料逐漸流失的過程。在液體壓力變化劇烈或液流累積擾動的狀態下，導致液體內部分壓力低於液體蒸氣壓時，該處液體會蒸發形成氣泡，氣泡再因為液體壓力驟增而瞬間向內陷縮破裂(Collapse)，陷縮過程產生衝擊波(Shock wave)，對材料造成第一波的攻擊，接著原本環繞在氣泡周圍的液體向內奔馳，形成微噴射液流(Micro liquid jet)衝擊在附近的材料表面，此衝擊應力高達數百到1,000 MPa，液流速度亦可達到100-400 m/s，足以造成材料表面產生破裂或是塑性變形。而固體表面有微缺陷存在時，更是容易產生液流累積擾動之處，週而復始，破壞逐漸擴大。 沖蝕(Erosion) 其對材料所造成之損害，多半為砂粒衝擊所致，其衝擊行為會在材料表面造成弧狀凹痕(crater)之形態。而影響材料沖蝕速率之因素，諸如：衝擊砂粒之形態、尺寸、速度、流量及受衝擊材料本身之性質而異。
材料的沖蝕現象，可歸納為延性沖蝕及脆性沖蝕兩種模式，一般而言，若沖蝕砂粒是以微切削(micro-cutting)、鏟挖(scratching)等塑性變形的方式進行材料的消耗，是為延性沖蝕；一般金屬工業材料的沖蝕多為此種型式。若耗損是由撞擊應力引起的微裂紋(micro-crack)，並伴隨裂紋的延伸過程所造成，則屬於脆性沖蝕，陶瓷、碳化物、氧化物等硬脆材料的沖蝕通常屬此。 延性沖蝕效應最早由學者Finnie提出，他指出多角狀砂粒高速衝擊材料表面時，砂粒之突出角刃會刀具切削之方式形成，造成材料的沖蝕損耗，該沖蝕強度與衝擊角度、砂質、砂形及靶材性質間關係密切。在低角度(<45度)下，此種沖蝕機構亦可能發生在伸長率僅1~2%的低延性材料 當衝擊角度變大時，作用在材料表面的應力型態，會由低衝擊角度之斜向剪切應力為主的模式逐漸轉變成反覆作用的正向壓應力，此時沖蝕不再藉單一的機構發生，而是以局部塑性變形的方式，產生所謂的變形磨耗(deformation wear)。Bellman曾以鋼珠對鋁質靶材進行單擊沖蝕試驗(single impact test)，以觀察延性材料的變形磨耗過程，結果歸納出擠伸(extrusion)與鍛壓(forging)是變形磨耗主要機構；當高速砂粒以某一傾斜角度衝擊材料表面時，若衝擊點所承受的應力超過材料的降伏強度，將迫使衝擊點四周發生塑性變形，形成弧狀凹痕(crater)，凹痕邊緣並出現因壓擠作用而形成突起的屑片(chips)，此屑片又受到後續砂粒不斷地撞擊，或因硬化而脆斷或被砂粒直接切除，造成材料的耗損。故延性材料受砂粒沖蝕之主要行為模式為切削與塑性變形的交互作用。 本文章節摘錄自何主亮教授編撰的『沖蝕實驗』