Концевая кавитация

При вихревой кавитации каверны наблюдаются в центре вихрей, образующихся в зонах, где имеются большие касательные напряжения. (В этом случае каверны могут быть перемещающимися или присоединенными.) Вихревая кавитация была обнаружена раньше других типов кавитации, так как она часто возникает на концах лопастей гребных винтов. Этот тип кавитации часто называют концевой кавитацией. На фиг. 1.8 приведена фотография, полученная с помощью высокоскоростной киносъемки, на которой показана присоединенная вихревая кавитация на гребном винте. Следует отметить, что относительно вращающегося винта этот тип кавитации значительно ближе к установившейся, чем любой из предыдущих типов. Концевая кавитация возникает не только на гребных винтах при обтекании внешним потоком, она также встречается и в каналах, например на концах лопастей осевых насосов. Концевая кавитация не является единственным примером вихревой кавитации. На фиг. 1.9 показана кавитация в следе за телом, образовавшемся вследствие отрыва пограничного слоя от сферы. В этом случае кавитация возникает не на поверхности тела и не вблизи него, а на границе зоны отрыва потока. Это кавитация вихревого типа. Поскольку течение очень неустойчиво. [c.23]

Возможны также и другие типы кавитации они будут описаны в гл. XV. Помимо срывной кавитации на спинке винта и турбинных лопаток, известна так называемая концевая кавитация, срывающаяся по спирали с концов винта, вихревая кавитация вблизи затопленных струй и акустическая кавитация , вызываемая звуком. [c.17]

Отметим, наконец, интересное явление концевой кавитации (рнс. 117), вызываемое сходом вихрей с концов лопастей винта. Согласно теореме Кутта — Жуковского [62, стр. 188], циркуляция Г вокруг винта длиной / связана с тягой Т формулой Т = p/t/r. С другой стороны, для того чтобы давление внутри полого вихря радиуса г упало до величины упругости пара р , если течение вне вихря безвихревое, должно иметь место соот- [c.409]

Вихревая кавитация — кавитация, при которой каверны наблюдаются в центре вихрей, образующихся в зонах, где имеются большие касательные напряжения (в этом случае каверны могут быть перемещающимися или присоединенными). Возможность возникновения кавитации внутри вихря определяется особенностью движения жидкости в нем, заключающейся в том, что скорость жидкости обратно пропорциональна расстоянию от центра вихря. Отсюда следует, что скорость стремится к бесконечности при приближении к центру вихря. Однако на практике этого не" случается из-за кавитации, которая начинается при местном статическом давлении ниже критического. Вихревая кавитация была обнаружена раньше других типов кавитации, так как она часто возникает на концах лопастей гребных винтов. Этот тип кавитации часто называют концевой кавитацией. [c.8]

Концевая кавитация возникает не только на гребных винтах при обтекании внешним потоком, она также встречается в каналах, например, в зазоре между корпусом и концами лопастей осевого насоса (иногда такую кавитацию называют щелевой ). [c.8]

Следует отметить, что все теоретические схемы дают хорошее согласование с результатами экспериментальных исследований при малых числах кавитации. Их общим недостатком является неточное воспроизведение течения в концевой части каверны. [c.402]

При рассмотрении начальной кавитации крыла конечного размаха учитывают особенности ее возникновения и развития па различных участках поверхности крыла и за крылом на поверхности крыла, удаленной от кромок на кромке крыла в концевых вихрях. [c.7]

При определенных условиях нестационарность проявляется весьма существенно в концевой части каверны. При конечных числах Фруда и малых числах кавитации течение в концевой части носит упорядоченный установившийся характер, а каверна заканчивается двумя вихревыми шнурами. [c.212]

Первая форма уноса газа при постоянном числе Фруда наблюдается в тех случаях, когда числа кавитации х малы, и происходит следующим образом. Воздух из каверны поступает в области пониженного давления вихревых шнуров, образующихся в концевой части каверны из-за всасывания каверны под действием силы тяжести. Полость каверны при этом свободна от пены, поверхность каверны прозрачна. [c.213]

В центробежных насосах с открытым рабочим колесом вследствие щелевой кавитации очень интенсивной эрозии подвержены концевые участки лопастей и передняя крышка корпуса (рис. 24, а, б). Поскольку в насосах этого типа крышка отливается вместе с входным патрубком, то для защиты от износа на ее внутренней поверхности устанавливаются сменные защитные диски. [c.57]

В высоконапорных гидротурбинах кавитационной эрозии вследствие щелевой кавитации подвержены детали направляющего аппарата. При длительной работе на режимах с чрезвычайно малыми открытиями направляющего аппарата на верхнем и нижнем кольцах его образуются как бы отпечатки торцов лопаток. У самих лопаток сильно повреждаются торцы, особенно в выходной части. Иногда повреждения имеются и на боковых поверхностях, что в некоторых случаях приводит к быстрому укорочению концевых участков. [c.57]

В приведенном описании кипение, паровая и газовая кавитация считаются родственными явлениями, хотя и не одинаковыми во всех отношениях. Другое сходное явление представляет собой большая квазистационарная каверна, которая поддерживается благодаря так называемому вентиляционному эффекту. Это важное явление наблюдается при некоторых условиях, когда непрерывный поток газа всасывается естественным путем пли принудительно подается в область низкого давления за телом, возникающую вследствие гидродинамических эффектов. Большие вентилируемые каверны имеют много общих свойств с паровыми кавернами на некоторых промежуточных стадиях их развития, за исключением концевых областей вентилируемых каверн, из которых газ уносится без конденсации вследствие перемешивания с жидкостью. [c.15]

На основании сказанного нетрудно сделать вывод, что вихревая кавитация может вызывать разрушение только в том случае, когда схлопывание каверн происходит на поверхности тела или на небольшом расстоянии от нее. В качестве важного примера можно назвать разрушения на концах лопастей осевых турбин или насосов, вызванные кавитацией в концевом зазоре. Эта кавитация определенно относится к вихревому типу. [c.24]

Фотографии, подобные представленным на фиг. 5.8, свидетельствуют, что на протяжении фаз развития и заполнения каверны мелкие пузырьки, перемещающиеся с потоком жидкости около поверхности каверны, исчезают в концевой зоне каверны. Они, по-видимому, попадают внутрь поверхностной пелены жидкости, из которой впоследствии образуется обратная струя. Следовательно, эти пузырьки уносятся либо в застойную зону, либо вверх по течению внутрь каверны. По всей вероятности, лишь очень немногие из них проникают достаточно далеко в основное течение и уносятся вниз по течению в обход застойной зоны. Факт, что именно перемещающиеся каверны играют главную роль в разрушении, вызываемом присоединенной кавитацией, позволяет сделать дополнительные выводы. Как будет показано в гл. 8, разрушение часто вызывается схлопыванием перемещающихся каверн в застойной зоне, которая отделяет возвратное течение от нижней по потоку части основного течения. Для [c.207]

Так как обратные струи обычно наблюдают через поверхность раздела, трудно получить четкое представление об их структуре. Однако появление пены свидетельствует о том, что не все перемещающиеся пузырьки схлопываются при прохождении через концевую зону каверны. Тем не менее они должны резко уменьшаться в объеме, так как в пределах разрешающей способности фотографии концевая зона каверны имеет вид бесформенного молочного облака, а не зернистой структуры, какую можно было бы ожидать, если бы пузырьки, пересекая поверхность раздела, сохраняли видимый диаметр. Сравнение кино-грамм, полученных с помощью высокоскоростной съемки обтекания одного и того же тела при одном и том же значении числа кавитации, показывает, что средний размер перемещающихся каверн убывает с ростом скорости. [c.208]

Все три типа кавитации — перемещающаяся, присоединенная и вихревая-—могут развиваться почти в любом гидравлическом оборудовании. Присоединенная и перемещающаяся кавитация обнаруживаются чаще всего там, где поток отрывается от направляющей поверхности. Существование вихревой кавитации связано, кроме того, с наличием при отрыве потока градиента давления, параллельного направляющей поверхности и нормального к потоку, например при образовании концевых вихрей гребного винта. Поэтому вихревая кавитация часто возникает в зонах интерференции. В настоящее время неизвестны факторы, определяющие тип кавитации (присоединенной или перемещающейся) в данной критической области. Известно только, например, что если направляющая поверхность резко отклоняется от направления потока, то развивается присоединенная кавитация. Если отклонение поверхности происходит постепенно, то может возникнуть перемещающаяся кавитация. Эти два типа кавитации часто происходят одновременно на соседних участках одной и той же рабочей лопасти. Единственное очевидное различие в условиях их возникновения связано с интервалом изменения углов атаки, который для перемещающейся кавитации меньше. [c.617]

Подробные сведения о кавитационном разрушении при вихревой кавитации отсутствуют. В машинах с высокой быстроходностью, которые не имеют бандажа на рабочем колесе, каверны, образующиеся при течении через зазоры между стенкой корпуса и наружными концами лопастей, обладают многими свойствами, присущими вихревой кавитации, и производят иногда значительные разрушения, особенно если эти каверны соприкасаются с поверхностью лопасти [1]. Действительно, если степень развития этой кавитации достаточно велика, с выходных кромок лопастей могут сходить свободные кавитационные вихри, которые можно наблюдать на больших расстояниях за выходными каналами. Однако было замечено также, что кавитация в зазоре у концов лопастей производит разрушение лопасти со стороны низкого давления на небольшом радиальном расстоянии от конца. Можно предположить, что в этих местах поверхность лопасти пересекается с концевым вихрем. В этих условиях течение имеет все основные особенности течения с присоединенной каверной. Зона разрушения появляется в ожидаемом месте. Вероятно, нечто похожее может проис.хо-дить и в выходных каналах, если ядро свободного вихря взаимодействует со стенками каналов машины. [c.620]

Согласно физическим представлениям, концевой вихрь должен образовываться на конце гидропрофиля вследствие закручивания течения относительно задней кромки под действием разности давлений на обеих сторонах лопасти. Однако из этого не следует, что во всех точках минимального давления будет развиваться именно вихревая кавитация. Вихревая кавитация развивается только в том случае, если минимальное давление в вихре падает ниже давления насыщенного пара. Кавитация в зазоре между концом лопасти и корпусом в осевых насосах и турбинах возникает по тем же основным причинам, что и концевые вихри на открытых винтах. Однако в гидравлических машинах нагрузка на лопасть велика и практически приложена к ее концу. Поэтому скорость потока в зазоре часто достаточно высока и вихревая кавитация не развивается. [c.623]

Специальные опыты с крыльями показали, что с ростом скорости, еще до наступления паровой кавитации, по концевым вихревым шнурам с деформированной водной поверхности к профилю просасывается атмосферный воздух. В результате на [c.53]

Вихревая кавитация появляется в вихрях жидкости, например в зоне обратных токов, в концевых вихрях, образующихся на периферии лопатки (в радиальном зазоре между шнеком и корпусом). [c.116]

Клин 215, 216, 227—230 (табл. 5.2) Колебания следов 212—219 Колесо Пелтона 625, 666 Конусы 226, 230, 241 Концевая кавитация 23 [c.671]

Наконец, много интересных осесимметричных течений обра зуется вокруг полого вихря, расположенного вдоль оси симметрии. Полые вихри возникают при концевой кавитации винтов, в водоворотах и в других приложениях такие течения рассмотрены в п. 10. [c.288]

Суперкаверны образуются вследствие роста присоединенной каверны вытеснения жидкости из области гидродинамического следа и дополнение этой области парами и газами искусственного вдува воздуха или газа в область низкого давления в следе. Наблюдения показывают, что поверхность суперкаверны пульсирует, ее длина периодически изменяется, а в концевой части образуется возвратная струйка, которая быстро дробится на капли и испаряется. Тем не менее осредненные во времени размеры суперкаверны можно считать постоянными. На рис. 10.9 [11] приведены схемы вентилируемых суперкаверн за диском, соответствующие различным числам кавитации. [c.401]

Впоследствии схема Рябу-шинского была обобщена для других случаев рядом авторов. В частности, М. И. Гуревичем рассмотрена задача о кавитационном обтекании наклонной пластины (рис. 10.10, б). Д. А. Эфросом и независимо другими авторами предложена одна из наиболее удачных схем суперкаверны с возвратной струйкой (рис. 10.10, в). По этой схеме в концевой части каверны образуется возвратная струйка, которая при описании течения G помощью функций комплексного переменного, уходит на второй лист римановой поверхности. Поэтому условие постоянства размеров каверны не нарушается. Эта схема для плоской пластины дает результаты, близкие к результатам, полученным по схеме Рябушинского. Было предложено и несколько других схем. На рис. 10.10, г, д, е приведены схемы Тулина, Жуковского — Рошко, Лаврентьева. Каждая из них позволяет решить задачу обтекания и, в частности, найти коэффициент лобового сопротивления обтекаемого тела как функцию числа кавитации х. Для этого коэффициента по схемам нескольких авторов для пластины, нормальной к потоку, получена формула [c.402]

Однако при увеличении чисел Фруда и постоянном числе кавитации течение в концевой части каверны становится беспорядочным. Тогда форма каверны становится осесимметричной, образуется обратная струйка и каверна заполняется газоводяной смесью, которая затем периодически выбрасывается из каверны, длина каверны при этом периодически меняется. [c.212]

Интенсивное электромагнитное перемешивание жид кого металла в печах промышленной частоты уменьшает срок службы футеровки Осредненная скорость движения жидкого металла при допущении одномерной модели тигельной печи и отсутствия концевых эффектов, подсчитанная по методике работы [74] для температуры жидкого сплава 1500° С, в центре печи равна 4,1 чюек Однако в реальной печи при турбулентном течении металла возле стенок тигля, где напряженность магнитного поля выше, мгновенная скорость потока металла больше, чем осред-нениая и может быть выше критической кавитационной скорости, равной 5,5 м сек [57] Поскольку шероховатость стенок тигля способствует возникновению явления кавитации, в практике эксплуатации печей промышленной частоты наблюдается разъедание футеровки, имеющее кавитационный характер Кроме того, перемещение твердых частиц шихты и шлака движущимся металлом вызывает механические повреждения и размыв футеровки Таким образом, с целью повышения стойкости футеровки следует избегать длительного интенсивного перемешивания жидкого металла в тигле печи [c.29]

В некоторых случаях присоединенная каверна может стабилизироваться до такой степени, что ее длина колеблется около среднего значения, но сама она не проходит фазы полного заполнения, отрыва и повторного образования. Цикличность может сохраниться, но периодическое накопление и выброс жидкости, внесенной в каверну обратной струей, будет происходить только в ее концевой зоне. Именно так ведут себя каверны, замыкающиеся на криволинейных хвостовых частях симметричных стоек и погруженных тел (разд. 5.4.4). В этом смысле они являются квазистационарными. Такие квазистационарные каверны, длина которых меньше длины тела, образуются на гидропрофилях, обтекаемых под углом атаки. Длинные суперкаверны, тянущиеся за телом, также стремятся к стационарному состоянию. Ниже в этой главе при рассмотрении суперкавитации будет показано, что прогресс в исследовании стационарных каверн был достигнут благодаря линеаризации, которая не требует учета условий в обратной струе, образующейся в конце каверны. Линейная теория для расчета двумерных профилей с замыкающимися на поверхности тела кавернами была применена в работах [1,26, 39]. Акоста [1] рассматривал плоскую пластинку с каверной, присоединенной на острых передней и задней кромках. Он получил следующие соотношения для длины каверны 1с и коэффициента подъемной силы для пластины с хордой I в зависимости от числа кавитации К и угла атаки а [c.209]

Насосы и турбины с малыми значениями коэффициента быстроходности имеют бандаж на концах лопастей, и гидродинамическое уплотнение между высоконапорной и низконапорной сторонами вращающегося элемента осуществляется с помощью самопритирающихся или уплотнительных колец (фиг. 11.1). Утечки через зазор всегда происходят в полость очень низкого давления при относительно высокой скорости и в таком направлении, которое благоприятствует кавитации, по-видимому, вихревого типа. Однако конструкция этих колец позволяет осуществить гораздо более разнообразные условия течения через щель, чем конструкция концевого зазора осевых машин. Поэтому обычно можно значительно уменьшить утечки через зазор, чтобы обеспечить низкие скорости на выходе из зазора и свести к минимум тенденцию к кавитации. [c.624]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...