水滴侵食

蒸気タービンブレードの水滴浸食損傷

水滴侵食（WDE）は、「十分に高速の液滴の衝突によって引き起こされる材料の摩耗の一種です。」 ^{[ 1 ]}この現象は以前は液体衝突侵食（LIE）としても知られていました。

他の現象との区別

離散的な水滴に着目することで、WDE問題を液体ジェットエロージョンやキャビテーションと区別することができます。離散的な水滴の衝突によって生じる衝撃圧力は、液体ジェットによって生じるよどみ圧力よりもかなり高い範囲にわたります。

WDEとキャビテーション侵食の違いは、WDEは通常、個別の液滴を含む気相または蒸気相で構成されているのに対し、キャビテーション侵食は、連続した液相が内部に個別の気泡または空洞を持っている場合に観察されるという事実です。^{[ 2 ]}

最近、イブラヒムとメドラジは、水滴侵食の閾値速度を予測するための解析モデルを開発し、それを実験的に検証した。これは1950年代からこれまで試みられてきたが成功していない課題である。^{[ 3 ]}

結果

雨による風力タービンの水滴浸食被害

長年にわたり、多くの産業界は水滴衝突によるエロージョンの問題に直面してきました。そして、比重計環境下で部品が高速回転または移動する状況では、この問題が依然として発生し続けています。近年、風力タービンブレードの大型化に伴い、雨滴による前縁エロージョンの問題はより深刻化しています。前縁エロージョンによりタービンブレードの空力効率は著しく低下し、年間発電量が大幅に減少します。^{[ 4 ]}

参考文献

1. Bhushan, B.; Ko, Pak Lim (2003). 「トライボロジー入門」 .応用力学レビュー. 56 (1): B6– B7. Bibcode : 2003ApMRv..56B...6B . doi : 10.1115/1.1523360 .
2. Wood, Robert JK (2017). 「液体衝突エロージョン[1]」 .摩擦・潤滑・摩耗技術. pp.  302– 312. doi : 10.31399/asm.hb.v18.a0006378 . ISBN 978-1-62708-192-4。
3. Ibrahim and Medraj (2022). 「水滴侵食における閾値速度の予測と実験的評価」 . Materials & Design . 213 110312. Elsevier. doi : 10.1016/j.matdes.2021.110312 .
4. Elhadi Ibrahim, Mohamed; Medraj, Mamoun (2019). 「風力タービンブレードの水滴侵食：力学、試験、モデリング、そして将来の展望」 . Materials . 13 ( 1): 157. Bibcode : 2019Mate...13..157E . doi : 10.3390/ma13010157 . PMC 6982018. PMID 31906204 .