Перемещающаяся кавитация присоединенных каверн

Основными факторами, влияющими на возникновение и последующее развитие кавитации в потоках жидкости, являются форма границ течения, параметры течения (абсолютное давление и скорость) и критическое давление Ркр, при котором могут образовываться пузырьки или возникать каверны. Однако, как показано в следующих главах, на зависимость критического давления от формы границ, давления и скорости могут существенно влиять другие факторы. К ним относятся свойства жидкости (например, вязкость, поверхностное натяжение, параметры, характеризующие испарение), любые твердые или газообразные примеси, которые могут быть взвешенными или растворенными в жидкости, и состояние граничных поверхностей, включая их чистоту и трещины, в которых могут находиться нерастворенные газы. Кроме динамики течения для больших перемещающихся или присоединенных каверн существенное значение имеют градиенты давления, обусловленные силами тяжести. Наконец, физические размеры границ течения могут оказывать существенное влияние не только на размеры каверн, но и на зависимость от некоторых параметров основного течения и течения в пограничном слое. При выводе критерия подобия невозможно учесть все эти факторы. Поэтому обычно на практике используют основной параметр, выведенный из элементарных условий подобия, и учитывают влияние других факторов как отклонения от основного закона подобия. [c.62]

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]

Перемещающаяся нестационарная кавитация и присоединенная кавитация имеют одно общее свойство в обоих случаях благодаря образованию полостей снимается растягивающее напряжение, которое создается в жидкости в начале зоны кавитации. В общем случае перемещающаяся кавитация проще присоединенной. Однако часто очень трудно отделить перемещающуюся кавитацию от присоединенной, при которой имеются перемещающиеся каверны, захватываемые жидкостью при движении вдоль поверхности основной каверны. [c.22]

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]

При изучении большого числа фотографий присоединенных каверн выяснилось, что число перемещающихся каверн в потоке гидродинамической трубы замкнутого типа определяется в первую очередь скоростью течения и характеристиками ядер кавитации в жидкости. Таким образом, при одном и том же распределении ядер кавитации частота, с которой они вносятся в зону торможения, приблизительно пропорциональна скорости течения. Связь этого свойства течения с числом и частотой разрушающих ударов рассматривается в разд. 8.5.2. [c.208]

Так как нас интересует влияние кавитации на течение и силы взаимодействия, начнем с рассмотрения влияния возникновения кавитации, а затем рассмотрим ее влияние на стадии развития. Остановимся на типичных случаях периодических перемещающихся каверн и присоединенных каверн различной конечной длины. Отклонение потока жидкости в этих случаях зависит от размера области, занятой каверной в данный момент времени. [c.317]

Кавитация может влиять на сопротивление формы вследствие изменения течения около погруженного тела, вызывающего изменение распределения давления и проекции сил, действующих на тело в направлении течения. Одно из проявлений такого влияния состоит в том, что слабая кавитация, например, сразу же после ее возникновения может вызвать переход ламинарного пограничного слоя на плохо обтекаемом теле в турбулентное и смещение точки отрыва пограничного слоя. Линии тока основного течения сдвинутся вследствие уменьшения зоны отрыва, и распределение давления по поверхности тела изменится. Другое проявление влияния кавитации заключается в том, что большая зона кавитации, например, на теле, образующая которого совпадает с линией тока, непосредственно изменяет линии тока основного течения как вследствие смещения линий тока при высокой концентрации перемещающихся каверн, так и вследствие образования присоединенной каверны. В результате смещения линий тока основного течения изменится распределение давления [c.321]

По крайней мере в некоторых случаях около одной и той же направляющей поверхности в одинаковых условиях могут развиваться как перемещающаяся кавитация, так и присоединенная кавитация в зависимости от физических свойств жидкости и содержащихся в ней примесей, главным образом от типа ядер кавитации. В тех случаях, когда степени кавитационной зоны одинаковы при одинаковых значениях /С, распределение давления на теле подобно для обоих типов кавитации. При этом сопротивление для обоих типов должно быть одинаковым, поскольку его можно рассчитать по распределению давления. Потери энергии также должны быть одинаковыми, и для пульсирующей каверны их величина определяется по уравнению (7.6). [c.324]

Таким образом, возникает вопрос о механизме потерь энергии в условиях перемещающейся кавитации, так как в этом случае отсутствует возвратное течение, позволяющее объяснить эти потери. Согласно простейшей гипотезе, объем каверн, образующихся в единицу времени, одинаков в обоих случаях и работа, затраченная системой на образование этих каверн, одинакова независимо от типа кавитации. Часть этой работы, которая не возвращается в систему, представляет потери энергии. В случае присоединенных каверн эти потери определяются влиянием вязкого трения в процессе смешения, вызванном возвратным течением. В случае перемещающейся кавитации энергия, требуемая для создания радиального течения около каждой пульсирующей каверны, не полностью возвращается в основной поток, а частично рассеивается вследствие вязкого трения и расходуется на образование сферических ударных волн. [c.324]

Приведенные фотографии являются, кроме того, хорошими иллюстрациями характерного различия во внешнем виде присоединенных и перемещающихся каверн. Так, все каверны, образующиеся на нижней поверхности, являются присоединенными. На верхней поверхности при углах атаки до 4° сначала преобладают перемещающиеся каверны. При небольшом значении К перемещающиеся каверны как бы проникают через поверхность присоединенных каверн. При больших углах атаки перемещающиеся каверны становятся все менее существенными. Частичное объяснение появления этих двух различных типов кавитации состоит в том, что на верхней поверхности (поверхности низкого давления) в окрестности начала каверны градиент давления при небольших углах атаки относительно невелик. Однако при больших углах атаки этой поверхности и углах атаки, при которых кавитация развивается на нижней поверхности крыла (поверхности высокого давления), градиент давления в соответствующей зоне велик. [c.354]

Кавитация может развиваться и на самом корпусе машины несколько ниже направляющих лопаток, если кривизна его поверхности слишком велика. Существует тенденция, весьма широко воплощенная в турбинах Каплана и лопастных турбинах, — уменьшать предельные размеры и стоимость машины и проектировать направляющий аппарат таким образом, чтобы при работе на расходах, соответствующих более полностью открытого сечения, выходные кромки направляющих лопаток имели вынос над рабочим колесом. Очевидно, что на поток, граничащий с этим выносом, действует значительная боковая сила. Для обеспечения хорошего сопряжения с корпусом и друг с другом в частично и полностью закрытом положении концы лопаток обычно делаются прямыми. С точки зрения кавитации такая компоновка настолько неудачна, что возникновение и развитие каверн становится возможным даже при относительно высоких давлениях и малых скоростях. В случае кавитации образуется присоединенная каверна с множеством небольших перемещающихся пузырьков на границе раздела, которые отделяются от нее и уносятся потоком. На входные кромки рабочих лопастей будет действовать очень высокое дав- [c.630]

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]

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]

В общем случае пузырьки образуются в кавитационной зоне на испытываемом теле, где давление приблизительно равно давлению насыщенного пара. Хотя экспериментальных данных по влиянию скорости, степени кавитации и других параметров па размер образующихся пузырьков воздуха недостаточно, существуют некоторые данные, свидетельствующие, что по крайней мере в случае присоединенной кавитации перемещающиеся каверны [c.577]

Присоединенной кавитацией называется явление, возникающее иногда после начала кавитации, при котором поток жидкости отрывается от твердой границы обтекаемого тела или стенки канала с образованием полости, или каверны, на твердой границе, Неподвижная, или присоединенная, каверна устойчива только в квазистационарном смысле. Ее граница иногда имеет вид поверхности интенсивно кипящей турбулизованной жидкости. В других случаях поверхность раздела между жидкостью и большой каверной может быть гладкой и прозрачной. В жидкости около поверхности большой каверны наблюдается большое количество мелких перемещающихся нестационарных каверн. Эти мелкие каверны быстро растут почти до максимального размера у начала основной каверны и практически не изменяются до ее конца, где они исчезают. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...