Перемещающаяся кавитация и разрушение

Испытания второго вида проводят в диффузоре (сопле), в котором испытуемые образцы устанавливаются в кавитационной зоне потока. Принципиальная схема одной из конструкций диффузора [207] показана на рис. 75. Сечение потока в диффузоре изменяется перемещением винта 1. Образец 2 располагается в зоне кавитации. Позади образца находится дроссель 3, который регулирует выпуск воды из прибора. С помощью этого дросселя можно менять давление по длине диффузора и тем самым перемещать область конденсации пузырей в то место, где они смыкаются, а не туда, где они зарождаются. Оценка кавитационной стойкости, так же как и в первом случае, производится по потере в весе. Для получения заметных изменений веса испытания необходимо проводить не менее 16 час. Достоинством приведенной установки, в отличие от первой, является то, что разрушение поверхности образца в ней осуществляется в результате гидравлических ударов при смыкании пузырьков на поверхности металла таким образом, она значительно более [c.135]

При тщательном наблюдении расширения зоны кавитации в направлении потока можно заметить, что в основном оно проис.ходит вследствие перемещения нижней по потоку границы от точки возникновения кавитации и в меньшей степени — вследствие перемещения верхней границы. При дальнейшем понижении давления ширина кавитационной зоны в направлении потока возрастает. В большинстве случаев номере расширения зоны кавитации передняя граница перемещается вверх по потоку на малое расстояние по сравнению с распространением кавитационной зоны вниз по потоку. Относительную длину зоны кавитации можно назвать степенью кавитации в отличие от термина интенсивность кавитации, который определяет кавитационное разрушение, рассматриваемое в гл. 8 и 9. [c.319]

Распределение накопленной энергии между окружающей жидкостью и газом или паром, заполняющим каверну, будет зависеть от способности обеих сред к накоплению энергии при одинаковом (в первом приближении) приросте давления на поверхности раздела. В этой связи можно предложить объяснение, почему вдув газа в поток часто препятствует кавитационному разрушению. Этот прием часто применяется при эксплуатации гидравлических турбин, и результаты лабораторных исследований подтверждают его эффективность [37, 52]. В ряде случаев попадание газа в каверны, схлопывание которых приводит к разрушению, затруднено. Область кавитационного течения обычно занимает лишь небольшую часть поперечного сечения потока. Кроме того, разрушение могут произвести только те каверны, которые перемещаются вдоль поверхности материала, как в случае описанных выше испытаний в гидродинамической трубе КТИ. Поэтому, если не позаботиться о тщательном выборе точки вдува и расхода вдуваемого газа, то большое количество воздуха будет потрачено впустую. С другой стороны, если в жидкость, втекающую в область кавитации, вводить слишком много воздуха, то может произойти нежелательное расширение этой области, так как в нее будут попадать дополнительные ядра кавитации. В результате возможно усиление разрушения. [c.422]

Образцы (четыре штуки) помещались в рабочий объем три образца закрепляли неподвижно в первой и второй областях кавитации, а также вне областей. Четвертый образец мог свободно перемещаться в абразивной суспензии. Уменьшение высоты заусенца во времени при различном расположении образцов в рабочей камере представлено на рис. 42. Наиболее интенсивно разрушается заусенец свободно перемещающегося образца (кривая 4) существенно разрушаются заусенцы образцов, закрепленных в кавитационных областях (кривые 2 и 5), и слабее всего разрушается острая кромка образца, закрепленного вне кавитационной области (кривая 1). Характерно, что поверхность образцов при кавитационно-абразивном разрушении не имеет таких очагов эрозии, как при чисто кавитационном разрушении. Это служит косвенным подтверждением наличия микрорезания за счет взаимного перемещения абразивных частиц и образцов, [c.215]

Кавитация. Явление, возникающее в движущейся жидкости при понижении давления до упругости насыщенного пара и температуре окружающей среды, называется кавитацией. Кавитация сопровождается образованием парогазовых пузырьков, которые, перемещаясь с потоком жидкости в область с более высоким давлением, захлопываются, излучая при этом ударную волну. Захлопывание пузырьков вблизи границ течения может вызвать разрушение твердых поверхностей. [c.12]

В гидродинамических передачах, как и во всех других гидромашинах [4 1, 26], кавитация будет возникать в местах, где давление равно или ниже упругости насыщенных паров жидкости. При этом в потоке жидкости возникают пузырьки, заполненные насыщенным паром, которыевместе с потоком перемещаются в областьповышенных давлений. Здесь в них происходит конденсация пара и образуются пустоты, в которые устремляется жидкость. Так как этот процесс происходит очень быстро, то возникают гидравлические удары с высокой частотой, большим приращением давления и температуры. На эрозионное действие накладывается коррозионное действие электрохимических процессов и происходит интенсивное разрушение материала, из которого выполнена проточная часть. С развитием кавитации, кроме того, происходит нарушение обычного рабочего процесса с резким понижением к. п. д., расхода и мощности. [c.40]

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]

О природе кавитации и механизма ее разрушительного действия на гидравлические агрегаты и их элементы существует несколько гипотез, наиболее распространенная из которых сводится к следующему. При понижении давления в какой-либо точке потока жидкости ниже давления насыщенных ее паров при данной температуре жидкость вскипает (происходит ее разрыв), выделившиеся же пузырьки пара увлекаются потоком и переносятся в область более высокого давления, в которой паровые пузырьки конденсируются (смыкаются). Так как процесс конденсации парового пузырька (каверны) происходит мгновенно, частицы жидкости перемещаются к его центру с большой скоростью, в результате кинетическая энергия соударяющихся частиц жидкости вызывает в момент завершения конденсации (в момент смыкания пузырьков) местные гидравлические удары, сопровождающиеся резкими забросами давления и температуры в центрах конденсации. Если конденсация паровых пузырьков будет происходить у стенки канала, то последняя будет подвергаться со стороны движущихся частиц жидкости непрерывным гидравлическим микроударам. В результате при длительной кавитации под действием указанных гидравлических ударов и одновременном воздействии высокой температуры, развивающейся в центрах конденсации, происходит поверхностное разрушение (эрозия) деталей. [c.45]

Однако последние наблюдения позволяют заключить, что кавитация и кавитационное разрушение поверхностей деталей гидроагрегатов происходит в основном в результате механического воздействия на них гидроударов при смыкании воздушных кавитационных каверн (пузырьков), а также в результате воздействия на поверхности развивающихся при этом высоких температур. Механизм явления схематически можно представить в следующем виде. При попадании расширившихся в зоне пониженного давления воздушных пузырьков в зону повышенного давления они с большой скоростью (скачкообразно) смыкаются (захлопываются), причем более мелкие из них растворяются в жидкости, а более крупные резко у.мень-шаются в объеме. Теоретические расчеты показывают, что скорости встречи стенок смыкающегося пузырька (каверн) могут достигать нескольких сотен метров в секунду. При этом частицы жидкости перемещаются с большей скоростью к центру пузырька, в результате чего кинетическая энергия этих частиц вызывает местные гидравлические удары с большими, мгновенно нарастающими забросами ударного давления в центре пузырька. [c.47]

Образование кавитации при обтекании тел не только ухудшает гидродинамические характеристики (например, подъемная сила подводных крыльев резко падает), но и вызывает разрушение обтекаемых тел. Образовавшиеся в области низких давлений пузырьки газа и пара перемещаются и попадают затем в область больших давлений. Здесь происходит их охлопывание, сопровождающееся значительным приращением местных давлений (до сотни атмосфер), передаваемых жидкостью (в виде ударной волны) во все направления, в том числе и на поверхность обтекаемых тел. В результате этого происходит разрушение поверхности обтекаемых тел. Кавитация обычно сопровождается вибрацией обтекаемых тел и сильным шумом, вызываемым беспорядочным схлопыванием пузырьков . [c.274]

Если кавитационная зона оканчивается на гидрокрыле, то ее положение и характеристики такие же, как и у аналогичных кавитационных зон в криволинейных каналах. Однако в криволинейном канале зона разрушения всегда должна оканчиваться внутри канала. Иначе обстоит дело в случае гидрокрыла, поскольку кавитационная зона может распространяться за пределы задней кромки, что ясно видно на нескольких фотографиях. Так, на фиг. 7.20 (снимки б—г) видны каверны такого типа, передняя кромка которых находится на стороне низкого давления. Снимки в и г на фиг. 7.18 аналогичны, за исключением того, что передняя кромка каверны находится на стороне высокого давления. На фиг. 7.19 каверны имеются на обеих поверхностях они сливаются с образованием единой каверны, охватывающей все гидрокрыло, за исключением передней кромки. В случае каверн последнего типа поверхность гидрокрыла подвергается незначительному разрушению или сохраняется в целости, поскольку в течение большей части цикла каверны зона схлопывания не касается поверхности крыла, а расположена ниже по потоку в жидкости. Если каверна распространяется на небольшое расстояние за пределы задней кромки, то зона разрушения может сформироваться, когда зона торможения возвратного течения быстро перемещается по поверхности. Если длина каверны столь велика, что ее можно классифицировать как суперкаверну, то поверхность гидрокрыла не должна подвергаться разрушающему воздействию схлопывания каверн. В случае перемещающейся кавитации разрушающего действия не должно быть, если длина зоны достаточна, чтобы схлопывание не происходило [c.357]

При местном вскипании жидкости наблюдается явление, называемое кавитацией. Пузырьки, образующиеся при вскипании, увлекаются жидкостью и перемещаются в область повышенного давления, где происходит конденсация пара (практически мгновенная). Конденсация пара вызывает движение жидкости к центру пузырька с больщими скоростями. Возникающие при этом гидравлические удары приводят к разрушению металла (рабочих лопаток). [c.387]

На суднах кавитация обычно возникает на всасывающей стороне винта, особенно если поверхность неровная. Пустоты, образуемые на этом участке низкого давления, могут перемещаться и разрушаться, достигая участка более высокого давления, повреждая металлическую поверхность, на которой происходит их разрушение (или вблизи которых оно происходит, если принять, что разрушение происходит за счет сдавливающей волны). Примерно такие же повреждения могут возникать и в других отраслях промышленности. Разрушение может быть удивительно быстрым. Райт описывает случай, где чугунная обшивка дизельной машины, толщиной 12,5 мм была перфорирована после 300 час. работы. Бонди описал случай, когда на эскадренном миноносце после нескольких часов движения на максимальной скорости армирующие плиты над винтом были перфорированы насквозь на площади около 900 см [31 ]. [c.688]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...