Вибрационная кавитация

Вибрационная кавитация имеет место вблизи вибрирующих твердых поверхностей, если амплитуда пульсаций достигает некоторого порогового значения. При этом одни и те же частицы жидкости могут многократно проходить через зону кавитации. [c.399]

Вибрационная кавитация [22J. При колебании твердого тела относительно жидкости или жидкости относительно твердого тела давление в жидкости на границе раздела жидкости и твердого тела может упасть и вызвать образование кавитационных пузырей. Условия кавитации зависят от внешнего давления на систему и насыщенности жидкости воздухом. [c.192]

Вибрационная кавитация проявляется в двигателях внутреннего сгорания, особенно на наружных поверхностях гильз в результате их колебаний от ударов поршня. Износ от кавитации наружной стенки гильзы может быть в 3—4 раза больше, чем износ внутренней поверхности от действия поршневых колес. [c.192]

ВИБРАЦИОННАЯ КАВИТАЦИЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ ОСНОВНОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ [c.25]

Описанные выше типы кавитации имеют общую особенность, заключающуюся в том, что отдельный элемент жидкости проходит через зону кавитации только один раз. Вибрационная кавитация является новым важным типом кавитации, которому не свойственна эта особенность. Хотя она иногда происходит и в непрерывном потоке, скорость его настолько мала, что элемент подвергается воздействию не одного, а многих циклов кавитации (за период времени порядка миллисекунд). Силы, вызывающие образование и схлопывание каверн при вибрационной кавитации, представляют собой непрерывные высокочастотные колебания давления с большой амплитудой. Эти колебания создаются поверхностью, погруженной в жидкость, которая вибрирует в направлении нормали и создает волны давления в жидкости. Каверны не образуются до тех пор, пока амплитуда пульсаций недостаточно велика и давление не падает до давления насыщенного пара или ниже. Так как этот тип кавитации определяется колебаниями давления, кавитация названа вибрационной . [c.25]

Можно отдельно рассмотреть два вида воздействий, вызывающих вибрационную кавитацию 1) вибрацию поверхности, которая создает пульсации поля давления и соответствующую волновую картину, а также 2) влияние пульсаций поля давления на жидкость и образующиеся каверны. Поверхности, которые вызывают вибрационную кавитацию, могут быть двух видов [c.25]

Использование вибрационной кавитации на образцах, прикрепленных к магнитострикционным [20, 37, 42, 51] или пьезоэлектрическим вибраторам [21, 35]. [c.53]

В гл. 1 были определены четыре различных типа кавитации перемещающаяся кавитация, присоединенная кавитация, вихревая и вибрационная кавитации. Основной особенностью перемещающейся и вибрационной кавитации является нестационарный рост и схлопывание отдельных каверн или пузырьков. Кроме того, нестационарные каверны могут существовать также и в случае присоединенной кавитации, а также вихревой кавитации. В любом случае существования нестационарных пузырьков, если их концентрация достаточно мала, каждый пузырек ведет себя независимо от других. Поэтому поведение отдельного пузырька на протяжении простого цикла расширения и схлопывания представляет интерес для всех типов кавитации. [c.120]

Вентилируемые каверны (течение) 22, 220, 222, 223 Вентиляционный эффект 15 Вибрационная кавитация 19, 25—27, 120 [c.669]

Расстояние от источника колебаний. При частоте 20 кГц независимо от амплитуды максимальная скорость изнашивания достигается при расстоянии изнашиваемой поверхности от колеблющейся поверхности 0,5 мм [2, с. 288]. При увеличении или уменьшении этого расстояния скорость вибрационной кавитации снижается. [c.22]

Составной частью устройства для создания вибрационной кавитации является магнитострикционный или пьезоэлектрический преобразователь (рис. 2.31). [c.43]

Существует и другой подход к классификации кавитационных явлений. Так, различают кавитацию перемещающуюся, присоединенную, вихревую, вибрационную. [c.399]

К неустойчивым режимам относят кавитацию, запаривание контура, резкие изменения подачи ГЦН, периоды пуска и остановки. Различные дефекты на валу, вызванные некачественными ремонтом и сборкой, резко ухудшают вибрационные характеристики насоса. Поэтому ремонт вала и его сборку следует проводить особо тщательно. [c.167]

II отдел занимается вопросами гидроэнергетического строительства усовершенствованием водосливных арочных плотин с предотвращением опасных размывов русла, усовершенствованием водосливных оголовков плотин исследованием струн, аэрации потоков, размывов русел рек, кавитацией гидротехнических конструкций статическими расчетами арочных плотин на основе теории оболочек изучением влияния деформаций скалы на напряжения в арочных плотинах исследованием сейсмических характеристик плотин и вибрационных характеристик конструкций изучением ползучести бетона и другими исследованиями бетонов исследованием оснований [c.52]

К недостаткам прибора следует отнести весьма высокую частоту сжатия паров в зоне кавитации, а также невозможность установить разрушающую область кавитационной зоны. Частота ударов при конденсации паров в диффузорах колеблется в пределах 50—200 ударов в секунду это значение близко к реальным частотам. МСВ дает частоту колебаний стержня порядка 7—8 кГц. Такая частота ударов несомненно сильно влияет на интенсивность разрушения образцов. Сравнительные данные показывают, что часовые потери массы на эрозию в вибрационном приборе примерно в 45 раз больше, чем в приборах типа Вентури. [c.31]

Согласно гидродинамической теории кавитация может развиваться только при больших скоростях потока. Опыты, проведенные на МСВ, показывают, что при наличии вибрационного поля даже небольшая скорость движения воды вызывает увеличение интенсивности эрозии металла (рис. 43). Эту закономерность объясняют снижением прочности воды при ее движении [14]. В этих условиях образование кавитационных полостей, вызываемых вибрацией и их сокращением, происходит с меньшей затратой вибрационной энергии. Из этого следует, что там, где по гидродинамическим условиям не может быть кавитации, при наличии вибрационного поля кавитация развивается так же, как при определенных гидродинамических условиях. В подобных условиях интенсивность гидроэрозии металла увеличивается с ростом скорости движения жидкости или величины вибрации либо с одновременным увеличением обоих факторов. [c.75]

Во всех предыдущих соотношениях для устойчивости не учитывалось влияние инерции и других зависящих от времени факторов на рост пузырьков. Однако, как отмечалось в гл. 1, кавитация связана с изменением скоростного напора, либо с его падением или повышением в случае гидродинамического течения вдоль твердой границы, либо с полями переменного давления, как в случае вибрационной и акустической кавитации. Поведение ядра в процессе его роста до критического размера зависит от типа поля давления в окружающей среде. [c.108]

Рассмотрим вначале чисто механические эффекты. Опыты с пластинами из отожженного алюминия, проведенные в Калифорнийском технологическом институте, можно считать типичными для конструкционных материалов, хорошо работающих на растяжение. При измерении интенсивности кавитации такие пластины подвергались лишь сравнительно кратковременному ее воздействию во избежание перекрывания впадин. Выше отмечалось, что при таких кратковременных испытаниях унос металла очень мал, хотя имеются данные, свидетельствующие, что в ряде случаев начальная скорость уноса может быть весьма значительной [32, 40, 41, 60]. Причиной этого могут быть поверхностные включения, различные слабые места и т. п. Период интенсивного начального уноса непродолжителен и не приводит к существенным потерям материала. С другой стороны, если материал подвергается воздействию кавитации в течение более длительного времени, на кривой скорости уноса может появиться второй пик. В ряде случаев за ним может последовать еще ряд пиков. Их появление, возможно, связано с тем фактом, что, как только разрушение становится достаточно большим, оно начинает оказывать влияние на местную структуру течения и, возможно, вызывает образование местных зон кавитации. Вследствие этого скорость уменьшения объема испытываемого образца становится практически непредсказуемой, поскольку она зависит от множества факторов. Это было показано в упомянутых выше испытаниях в трубках Вентури [14] и на вибрационной установке [18], проведенных в Мичиганском университете. Высказывались также предположения [20, 21], что такие пики могут появляться также в результате воздействия усталостного разрушения. [c.407]

При исследовании кавитационного разрушения на вибрационных установках вероятность образования и схлопывания каверны на твердой стенке повышается. В этом случае газ при сжатии может непосредственно соприкасаться с металлом. Однако соотношение теплопроводностей газов и большинства твердых веществ таково, что вероятность существенного повышения температуры даже на локализованном участке направляющей поверхности очень мала. Как отмечалось выше, температура может повышаться в материалах с малой теплопроводностью, например в эластичных материалах, за счет превращения в тепло механической работы, совершаемой кавитацией. [c.421]

Фиг. 9.12. Вибрационная установка Мичиганского университета для исследования кавитации в жидких металлах.

В натурных условиях кавитация, как правило, возникает вследствие падения давления при увеличении скорости течения, а в вибрационных установках жидкость практически неподвижна. Отсюда следует, что в вибрационных установках одна и та же жидкость многократно участвует в кавитационном цикле, в то время как при испытаниях тел в потоке жидкости в зону кавитации непрерывно поступают новые порции жидкости. Даже в установках с замкнутым контуром одна и та же жидкость проходит через зону кавитации гораздо меньшее число раз, чем в вибрационных установках. В вибрационных установках могут изменяться химические свойства жидкости (например, pH воды), что может повлиять на ее агрессивность по отношению к испытываемым материалам. Насколько важен этот фактор, еще не ясно. [c.456]

Интенсивность разрушения в сильной степени зависит также от шероховатости поверхности, созданной кавитацией ранее и изменяющей структуру течения [21, 22, 33, 59], а также от изменений механических свойств поверхности, происходящих в основном на самой ранней стадии испытания [59]. Если бы характер разрушения и шероховатость поверхности были одинаковы для разных сочетаний материала и жидкости, то график зависимости уменьшения объема от соответствующим образом нормализованного времени (зависящего от сочетания материала и жидкости) был бы универсальным для всех сочетаний, испытываемых на данной установке при данных условиях (амплитуде, частоте и т. д.) [29]. Однако характер разрушения и шероховатость поверхности оказываются разными для различных сочетаний материала и жидкости [21, 22]. Это иллюстрируется на фиг. 9.17, где сравнивается внешний вид образцов, изготовленных из разных материалов после испытаний на вибрационной установке в воде и в ртути. Отметим, что при испытаниях в ртути на поверхности образуется более мелкая и однородная структура. [c.460]

В табл. 9.2—9.4 представлены результаты испытаний на вибрационной установке Мичиганского университета [19—21] с вибратором, имеющим экспоненциальный профиль. Испытания проводились при низких и повышенных температурах, причем образцы погружались в воду, жидкий сплав свинца с висмутом и ртуть. В табл. 9.5—9.7 приведены механические свойства материалов при температурах 21, 260 и 815 °С. Разрушение оценивалось по средней глубине проникновения, а также по потерям веса образца. Эта средняя глубина проникновения определялась как отношение потерь объема образца к площади его поверхности, подвергавшейся действию кавитации. По существу она представляет собой удельную потерю объема. В таблицах приведена средняя скорость глубины проникновения, представляющая собой наклон кривой зависимости средней глубины проникновения от времени для материалов, имеющих линейную зависимость потерь объема от времени (обычно за исключением самого начального периода испытаний), или средняя глубина проникновения, деленная на время испытания после продолжительного испытания материалов, не имеющих такой линейной зависимости. На фиг. 9.13, 9.24 и 9.25 представлены кривые разрушения в зависимости от времени для некоторых материалов, перечисленных в табл. 9.5. Все эти результаты получены при испытаниях в воде при 21 °С. На фиг. 9.13 приведены данные для холоднокатаных и отожженных образцов медноцинковых и медноникелевых сплавов. По оси ординат отложены потери веса. На фиг. 9.24 приведены данные для углеродистой стали и ряда тугоплавких сплавов, а на фиг. 9.25 — для чистой меди и никеля в холоднообработанном и отожженном состояниях. По ординатам на фиг. 9.24 и 9.25 отложена средняя глубина проникновения. [c.479]

В гл. 8 и 9 были рассмотрены факторы, объясняющие образование глубоких впадин или трещин в областях кавитационного разрушения, а также причины существования инкубационного периода, наблюдаемого при испытаниях на вибрационных установках и возможные аналоги этого явления при кавитации в потоках жидкости. Подобные эффекты могут наблюдаться при сложных течениях в гидравлических машинах. В гидравлическом оборудовании довольно часто обнаруживают глубокие локализованные выемки на разрушенной поверхности, а в некоторых случаях даже сквозные отверстия в направляющих поверхностях. На фиг. 11.5 показана лопасть колеса турбины, подверженная такому разрушению. При рассмотрении глубоких выемок можно видеть, что направление впадины не обязательно определяется структурой потока, примыкающего [c.620]

Вибрационные установки 53, 444—465 Вибрация решеток 371, 374, 377 Вихревая кавитация 19, 23, 24, 120, 215, 321, 617 [c.669]

Интенсивное звуковое поле, генерируемое в жидкости за счет колебаний твердого тела (по нормали к поверхности жидкости) при достаточно больших амплитудах и частотах может вызвать вибрационную или акустическую кавитацию. [c.43]

Вибрационную кавитацию могут вызвать звуковые колебания, особенно ультразвуковые. Звуковые волны ускоряют окислительновосстановительные реакции, вызывают внутримолекулярные перегруппировки веществ, усиливают диспергирование, ускоряют процессы мойки и обезжиривания поверхностей и вызывают коагуляцию мелких частиц. При вибрации не исключается кавитация в тонком смазочном слое между поверхностями, которая может привести к выкрашиванию материала подшипников скольжения, зубьев колес и поверхностей других деталей. [c.192]

В начальных стадиях развития пузырька, так же как и при его схлопывании, важную роль играет даже небольшое количество нерастворенного воздуха. Диффузия растворенного воздуха в процессе роста и схлопывания кавитационного пузырька была исследована теоретически Эпштейном и Плессетом [6а]. Оказалось, что она происходит слишком медленно и не может заметно повлиять на содержимое пузырька. В противоположность этому выравнивающее действие диффузии на протяжении многих циклов при вибрационной кавитации оказывает большое влияние на содержимое пузырька. [c.132]

Ранее предполагалось, что электрохимические эффекты могут быть либо единственной причиной, либо одной из причин кавитационного разрушения. Известно, что при определенных условиях область кавитацни может излучать свет (разд. 4.12), и некоторые исследователи предполагали, что это происходит благодаря электрическому эффекту, хотя исследования Хиклинга [24] и Ярмана [28] свидетельствуют, что люминесценция связана в первую очередь с очень высокими температурами газа, пара и следов примесей в схлопывающейся пузырьке. Свечение наблюдалось при возникновении кавитации как в вибрационных установках [28, 29, 51], так и в гидродинамических трубах [30]. Однако в первом случае оно легко обнаруживается невооруженным глазом, а во втором требуется сложная аппаратура. Свечение наблюдалось также и в натурных условиях при кавитационных течениях, происходящих с большим выде- [c.418]

Новые исследования и установки. Начиная с 1950 г., в США и других странах разработаны и используются несколько вибрационных установок для изучения кавитации, которые в большей или меньшей степени отличаются от предложенной Американским обществом инженеров-механиков (ASME) стандартной установки. Как правило, частота колебаний в этих установках выше стандартной частоты, предложенной ранее ASME. [c.448]

Лоскольку вибрационные испытания проходят, как правило, ускоренно по сравнению с испытаниями в потоках жидкостей, то в них коррозия, по-видимому, должна играть относительно меньшую роль. Плессет экспериментально подтвердил правильность этого предположения, используя упомянутый выше метод пульсирующей кавитации [60—62]. В его опытах продолжительность кавитационного воздействия составляла лишь часть пол- [c.456]

Некоторые исследователи использовали эффект возникновения стоячих волн с большой амплитудой колебаний давления в испытываемой жидкости. Паултер [64] вызывал кавитацию на поверхности неподвижного образца, генерируя пакет волн в жидкости с помощью магнитострикционного вибратора. При этом поверхность образца разрушалась более равномерно, чем при обычных вибрационных испытаниях. [c.465]

Точное измерение интенсивности кавитации на установке Эллиса—Плессета связано со значительными. трудностями. В обычных вибрационных установках это делается путем непосредственного измерения амплитуды колебаний образца с помощью микроскопа с калиброванной шкалой или датчиков смещения или скорости (в предположении, что вибратор совершает простые гармонические колебания). Тем самым обеспечивается определенная и сравнительно хорошо воспроизводимая стандартизация измерений. На установке Эллиса—Плессета не удается провести аналогичные простые измерения. Однако вместо испытываемого образца можно поставить датчики давления, провести с их помощью тарировку электрического сигнала на входе и использовать ее затем для основных измерений. При этом необходимо всегда иметь в виду возможность изменения потерь и степени совершенства самой электрической схемы. [c.467]

Простая, но эффективная установка, на которой работали Шальнев [76], Хоббс [34], Кенн [38а] и другие, представляет собой трубу с прямоугольной рабочей частью постоянного сечения, поперек которой установлен цилиндр малого диаметра, размеры которого выбраны таким образом, чтобы загромождение сечения не было большим. При этом кавитация развивается в следе за цилиндром. Разрушение имеет место на задней поверхности цилиндра и на испытываемых образцах, установленных на боковых стенках рабочей части трубы, и происходит очень быстро, иногда даже быстрее, чем в вибрационных установках, однако структура течения в области отрыва за цилиндром оказывается очень сложной и нестационарной. [c.468]

Хотя интенсивность разрущения в установках с обычными профилями Вентури, таких, как Мичиганская и первые установки Массачусетского технологического института, сравнительно низка, они обладают тем преим) ществом, что кавитация, вызывающая разрушение, по своему характеру очень близка к возникающей во многих типах гидравлических машин. Их недостаток заключается в том, что они довольно громоздки и для них часто требуется больше места и вспомогательного оборудования, а их изготовление и эксплуатация обходятся дороже по сравнению с вибрационными установками. Кроме того, испытания занимают больше времени, чем на вибрационных установках или на установках с рабочей частью в виде трубки Вентури с двойным пережатием (фиг. 9.1). Стремление сократить время испытаний привело к созданию установок других типов, например установки с вращающимся диском, описанной ниже. [c.470]

Сравнение разных методов измерения относительного сопротивления материалов кавитационному воздействию затруднительно ввиду различий в рабочих процессах. При вибрационных испытаниях один и тот же объем жидкости участвует в кавитационном цикле огромное число раз в течение короткого промежутка времени, в то время как в установках других типов каждый элемент жидкости проходит через зону кавитации только один раз и находится в ней очень короткое время. При вибрационных испытаниях газ и ядра кавитации автоматически удаляются из жидкости под действием вибрации и их содержание стремится к некоторому стационарному уровню. Это не позволяет изучать влияние на кавитационное разрушение содержания газа в жидкости при заданной температуре. При других методах испытаний содержание газа в жидкости определяется не рабочей частью, а другими частями установки. Ряд исследований по влиянию содержания газа на разрушение был выполнен на установке с вращающимся диском Расмуссеном [67], а в трубках Вентури — Бётчером и Мауссоном [5, 48]. Возможность определения содержания газа зависит от типа установки. [c.477]

Другая причина расхождения величин относительного сопротивления материалов, определяемых на установках разных типов, возможно, связана с тем, что для разных комбинаций жидкость — температура — материал при разных интенсивностях кавитации, достигаемых на разных экспериментальных установках, химическое воздействие проявляется по-разному. Плессет [60—62] показал это на примере вибрационной установки. [c.478]

Такие пузырьки или пустоты (латинское слово саШаз) могут форми-роЕаться в турбулентных потоках жидкости вследствие резкого изменения геометрии течения или в жидкостях, подвергающихся воздействию периодически изменяющегося давления. В первом случае кавитация называется гидродинамической, во втором - вибрационной. [c.21]

При исследовании механизма ультразвуковой обработки металлов и сплавов Л. И. Леви и Л. Б. Маслан установили, что развитию кавитации способствует наличие в расплаве кавитационных зародышей в виде пузырьков газа, неметаллических включений и др. Установлено, что полости размером до 10 мкм в поле ультразвука увеличиваются в 10—12 раз и затем захлопываются, вызывая ударную волну. При увеличении размеров пузырька до 50 мкм явления захлопывания не происходит, и они всплывают по закону Стокса. Поэтому при оптимальных параметрах вибрационного или ультразвукового воздействия оптимальными являются полости размером до 50 мкм. [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...