ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явление кавитации из "Механика сплошной среды. Т.2 " Из интеграла Бернулли следует, что при установившемся движении газа или несжимаемой жидкости распределение давлений в потоке существенно зависит от распределения скоростей. [c.32] При решении математических задач о движении несжимаемой жидкости в некоторых частях потока давление может получаться отрицательным или даже равняться минус бесконечности, если в потоке имеются точки, в которых величина скорости обращается в бесконечность. Жидкости, встречающиеся в природе и применяемые в технике, содержат взвешенные твердые частицы и растворенные газы. В большинстве случаев такие жидкости неспособны воспринимать растягивающие усилия (отрицательные давления). В особых условиях удается наблюдать течения, при которых возникают растягивающие напряжения в двигающейся жидкости, но обычно давление р в потоке не может стать ниже некоторой положительной величины р , близкой при обычных температурах —20° С) к нулю ). [c.32] В тех местах потока, где давление падает до этого значения, происходит нарушение сплошности течения и образуется область, заполненная пузырьками, внутри которых находятся пары жидкости или газ, выделившийся из раствора. Это явление называется кавитацией. Начальную стадию кавитации можно трактовать как явление закипания жидкости при понижении давления. При дальнейшем понижении давления мелкие пузырьки объединяются и в потоке возникают большие полости— каверны, заполненные выделившимися из жидкости газами и парами жидкости. [c.32] Величину давления Pd можно рассматривать как физическую характеристику, которая не влияет на движение жидкости при р рф При р = р в жидкости может возникать кавитация, оказывающая существенное влияние на законы движения жидкости. Кавитация может возникнуть, например, вблизи минимального сечения в трубке с пережатием (см. рис. 18), в поршневом насосе (см. рис. 3), когда давление за поднимающимся поршнем стремится к нулю, а также при обтекании различных тел потоком жидкости. [c.32] Очевидно, что при движении в жидкости любого профиля при увеличении его скорости неизбежно наступление кавитации. Кавитация наступает тем позже, чем ближе к единице отношение гРтах/г оо, т. е. чем меньше профиль возмущает поток. [c.34] Как видно из (4.3), кавитация может возникнуть не только при увеличении скорости данного профиля, но и при уменьшении Ргст- Очевидно, что с погружением на глубину, когда Ргст растет, наступление кавитации затрудняется. [c.34] В настоящее время в связи с возрастающим значением проблемы движения тел в воде с большими скоростями исследование явления кавитации становится весьма актуальным. [c.35] С явлением кавитации, в частности, приходится встречаться при движениях с большой скоростью на подводных крыльях, при работе гребных винтов и турбин на повышенных оборотах, при движении жидкости в насосах и других гидравлических машинах. Кавитация встречается и в гидравлических системах на самолетах, когда при подъеме их на высоту ргст сильно уменьшается. [c.35] Возникновение кавитации на подводных крыльях, лопастях гребных винтов и водяных насосов приводит к резкому ухудшению их гидродинамических характеристик, в частности, подъемная сила подводных крыльев резко падает. [c.35] При возникновении кавитации на поверхности тела в области ртш образуются пузырьки, заполненные паром с давлением, близким к нулю, затем они перемещаются вместе с жидкостью и попадают в область больших давлений. В области повышенных давлений жидкость со значительной скоростью устремляется внутрь пузырей, происходит их охлопывание, сопровождающееся большими приращениями местных давлений (порядка сотен атмосфер). В результате этого возникает разрушение поверхности обтекаемых тел, которое носит название кавитационной эррозии. [c.35] В некоторых случаях это разрушение может быть столь интенсивным, что после нескольких часов работы винтов корабля в режиме кавитации их лопасти оказываются полностью разрушенными. [c.35] Кавитация обычно сопровождается рядом нежелательных явлений появляются вибрации, сильный шум. [c.35] Процесс образования и развития пузырьков связан с некоторым характерным линейным размером (размеры центров образования пузырьков, постоянные поверхностного натяжения и т. д.), за счет этого подобие при моделировании может нарушаться. На малой модели время образования и жизни пузырьков от момента их образования до момента охлопывания мало. В явлениях большого масштаба эти времена могут возрастать за счет этого нарушается подобие, возникает масштабный эффект. [c.36] При развитом кавитационном обтекании тела образуются резко выраженные границы между жидкостью и парами газа, заполняющими большую полость вблизи тела — каверну. Вдоль поверхности раздела каверны и жидкости давление с большой степенью точности можно считать постоянным и равным р . Поэтому такие поверхности можно рассматривать как поверхности струй, образованные частицами жидкости, сошедшими с обтекаемого тела (см. 8). [c.36] Вернуться к основной статье