Полностью развитая кавитация

Как указывают авторы доклада, результаты исследований показали, что в условиях полностью развитой кавитации количество воздуха в воде оказывает значи-180 [c.180]

Следует отметить, что условия, близкие к условиям полностью развитой кавитации, можно создать, подавая газ [c.187]

Фиг. 5.18. Полностью развитая кавитация в следе за круговым цилиндром диаметром 19 мм, А =0,40, Ко=18,3 м/с. (Снимок Калифорнийского технологического института.)

Визуальные и фотографические наблюдения кавитации в струях показывают, что даже в условиях возникновения кавитации каверны образуются не в одном месте, а в широкой зоне, там, где напряжения трения и уровень турбулентности велики. Этого следовало ожидать, так как интенсивность последовательных вихрей и пульсации давления изменяются вследствие случайного характера турбулентности. Путем регистрации среднего уровня шума, сопровождающего наступление кавитации, Роуз [58, 59] установил, что условия возникновения кавитации в среднем соответствуют Кг 0,55. Вспышки кавитации наблюдаются при значениях К до 0,7. При уменьшении К частота и интенсивность этих вспышек увеличиваются во всей области, где велики касательные напряжения. Аналогично схлопывание пузырьков в струе с полностью развитой кавитацией, по-видимому, происходит на всем начальном и даже на основном ее участке. [c.280]

Имеются некоторые качественные данные, согласно которым масштабный эффект, связанный с задержкой по времени, меньше влияет на частично и полностью развитую кавитацию по сравнению с ее начальной стадией. Это согласуется с представлением о том, что время начального роста ядра является основным фактором, влияющим на задержку возникновения кавитации, в то время как скорость парообразования, по-видимому, оказывает определяющее влияние на рост пузырей ц установление отдельных фаз присоединенной кавитации. Одним из проявлений слабого влияния этого масштабного эффекта можно считать качественное соответствие между наблюдаемыми длинами неподвижных каверн и протяженностью зоны низкого давления на теле по мере уменьшения К, начиная от условий возникновения кавитации. Рассмотрим не полностью развитую каверну длиной X (безразмерная длина), образовавшуюся на теле с распределением Кт, представленном на фиг. 6.1. Предположим, что течение имеет те же скорости, что и при определении К - Кх — идеальное число кавитации для такой же каверны с такой же относительной длиной на бесконечно длинном теле, а — экспериментально определенное значение числа кавитации. Так как задержка в возникновении кавитации является свойством данного потока жидкости в канале и так как она неизменна, можно предположить, что площадь Ах, соответствующая задержке роста частично развитой каверны, будет равна площади А, соответствующей возникновению кавитации. Если [c.298]

ЭТО действительно так, то разница между Кх и К будет значительно меньше разницы между Кг и К другими словами, результаты, полученные на модели, должны достаточно точно описывать стационарные каверны, образующиеся на натурном объекте в условиях частично и полностью развитой кавитации. Этот вывод является обнадеживающим, так как только в этом случае можно оценить влияние кавитации на рабочие характеристики натурных объектов. [c.299]

Стадии развития кавитации (начальная, частично развившаяся и полностью развившаяся кавитации) в гидравлических машинах обычно определяют по степени их влияния на энергетические характеристики рассматриваемой машины. Так, например, при испытаниях насосов в качестве начала кавитации зачастую рассматривают режим, при котором происходит вызванное кавитацией падение к. п. д. (или напора) на 2%. Срывом работы насоса называют режим, при котором уменьшение к. п. д. достигает 10%. С точки зрения износа гидромашин вследствие кавитационной эрозии такое определение стадий развития кавитации (а в особенности начальной кавитации) нельзя считать правильным. [c.50]

На фиг. 5.2 представлен пример частично развитой кавитации — присоединенная каверна, которая не охватывает хвостовую часть тела, а замыкается на его поверхности. Она имеет общие свойства с полностью развитой каверной. На обеих фигурах (5.1 и 5.2) показаны присоединенные каверны на поверхности погруженных в жидкость тел. Однако структура течения, наблюдаемая на фиг. 5.2, характерна также и для каверн, образующихся на стенках каналов. [c.188]

Независимо от типа кавитации ее можно разделить на стадии в зависимости от степени развития. Принято различать начальную, частичную и полностью развившуюся кавитацию. [c.9]

Деление кавитации на начальную, частичную и полностью развитую дает представление только о качественной стороне явления и не позволяет установить какой-либо количественной зависимости между стадиями развития кавитации и внешними характеристиками системы. Для этой цели желательно иметь какие-то числовые показатели, позволяющие количественно оценивать те чения жидкости. [c.9]

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]

В разд. 1.5 присоединенная кавитация была определена как такой тип кавитации, при котором между направляющей поверхностью и свободной поверхностью потока жидкости образуется статистически фиксированная каверна. Основные особенности присоединенных каверн хорошо видны невооруженным глазом, если существуют условия для образования очень длинных каверн. При таких условиях полностью развитой кавитации жидкость отрывается от поверхности тела в начале зоны кавитации и больше уже не присоединяется к ней (фиг. 5.1). В рассматриваемом случае каверна имеет прозрачную поверхность, сквозь которую хорошо видна направляющая поверхность, а пространство между поверхностями каверны и тела заполнено паром или газом, В конце каверны наблюдаются значительные возмущения, и течение здесь, по-видимому, неустойчиво. Длина каверны колеблется с достаточно большой частотой, и создается впечатление, что эти колебания сопровождаются обильными брызгами. Однако вся каверна, кроме ее конца, ведет себя так, как если бы она была частью тела. Можно предполагать, что такое же поле течения существовало бы около твердого тела, образованного смоченной передней частью и свободной поверхностью каверны. Лабораторные исследования подтверждают это предложение, если соответствующим образом учитывается трение на поверхности такого твердого тела. Длинные каверны, возникающие в условиях полностью развитой кавитации, называются также суперкавернами. [c.187]

Уэйд И Акоста [90] исследовали нестационарные явления на кавитирующих плоско-выпуклых гидропрофилях. Они установили, что режим частично развитой кавитации, а также режим полностью развитой кавитации являются квазистационарными и приводят к возникновению стационарных сил и моментов. Однако при переходе от первого режима ко второму возникает нестационарный режим с пульсациями силы и интенсивными колебаниями длины каверны. Амплитуда пульсаций силы достигала 10% от ее среднего значения, а колебания длины каверны (совпадающие по фазе с пульсациями силы) составляли около 60% хорды гидропрофиля. Длины квазистационарных замыкающихся на теле каверн, наблюдавшихся при очень малых углах атаки, достаточно хорошо согласовывались с теорией Акосты для плоских пластин (уравнение (5.6)). Однако, как правило, длины каверн, определенные экспериментально, были меньше рассчитанных по теории для плоской пластины. Силы и моменты измерялись также для всего диапазона от бескавитационного течения до течения с развитой кавитацией. [c.210]

Фиг. 5.17. Полностью развитая кавитация в следе за кpyfoвым цилиндром диаметром 19 мм при тех же значениях К и Уо, что и на фиг. 5.16, но в другой момент времени. (Снимок Калифорнийского технологического института.)

Третья модель была независимо предложена Гербером и Макнауном [24], Эпплером [20], а также Рошко [64]. В рамках этой модели с помощью разреза в плоскости годографа можно задать любое давление в каверне вблизи тела. Предполагается, что вниз по течению от некоторой точки на стенке каверны (форма которой определяется по этой теории) давление плавно возрастает от заданного значения до его значения в свободном потоке. Эта модель, называемая моделью переходного течения, показана на фиг, 5.27, в. Во всех трех моделях использован классический метод конформного отображения в плоскости годографа. Все три модели дают близкие результаты для течения вблизи тела и, следовательно, близкие значения сил, действующих на тело. На фиг. 5.27 линии тока в плоскости годографа вблизи пластины Л С во всех трех случаях почти одинаковы. Ву [93] использовал модель переходного течения в нелинейной теории двумерных гидропрофилей, работающих в режиме полностью развитой кавитации при К>0. [c.225]

В случае симметричных каверн практическое значение имеют форма каверны и лобовое сопротивление. Согласно экспериментальным и теоретическим данным для стоек и лопаток с длинными кавернами конечных размеров, каверна по форме близка к эллипсоиду, а лобовое сопротивление линейно зависит от числа кавитации. На фиг. 5.28 и 5.29 приведены зависимости теоретических значений ширины и длины каверны от числа кавитации при обтекании клиньев безграничным потоком, рассчитанные Перри [57] методом Плессета и Шеффера (модель Рябушинского) [58]. Там же представлены результаты измерений форм каверн за плоской пластиной, цилиндром и клиньями, полученные Уэйдом [906] в высокоскоростной гидродинамической трубе Калифорнийского технологического института. Эксперименты охватывали диапазон от течений с полностью развитой кавитацией до течений с частично развитой кавитацией. Неза-черненные значки на фиг. 5.29 соответствуют прозрачным кавернам, а зачерненные—-кавернам, заполненным смесью газовых пузырьков и воды. Испытываемые тела устанавливались горизонтально поперек плоской рабочей части трубы шириной 74 мм и высотой 356 мм. Отношение максимальной толщины тела к высоте рабочей части трубы составляло 0,027. Скорость течения изменялась в пределах от 7,83 до 12,2 м/с, что соответствовало интервалу чисел Рейнольдса от 0,6- 10 до 10 . Точного совпадения экспериментальных и теоретических данных ожидать не приходится, так как рабочая часть трубы имеет конечные размеры и, кроме того, в ней существует градиент давления в на-правлерши течения. Теоретически же рассматривается неограниченное течение с постоянным давлением во всей области течения. Сравнение показывает, что экспериментальные результаты в целом согласуются с теоретическими, но, как правило, экспериментальные значения ширины и длины каверны при том же числе кавитации больше. [c.227]

В данной главе рассмотрены лишь некоторые проблемы механики осесимметричных и двумерных суперкаверн, демонстрирующие некоторые основные особенности течений с полностью развитой кавитацией. Важными проблемами также являются задача о произвольной трехмерной суперкаверне (включая треугольные гидрокрылья и гидрокрылья конечного размаха, а также тела вращения под углом атаки), влияние силы тяжести (включая задачи о входе в воду и о движении вблизи свободной поверхности воды), суперкавитация решеток и винтов, а также задача о гидроупругости при суперкавитации. Последняя связана с нестационарностью каверны, обусловленной ускорением или колебаниями и вибрацией тела, на котором она образуется. Изменение сил и моментов, а также длины каверны в зависимости от динамических параметров и числа кавитации рассматривалось во многих работах, включая [27, 42, 78, 83, 96]. Помимо литературы, цитированной в данной главе, дополнительные сведения по всем этим и другим вопросам можно найти в кратком библиографическом списке, приведенном в конце главы. Список работ, в которых рассматриваются подводные крылья и решетки, приводится в гл. 7. Глава 12 посвящена задачам, связанным с поверхностями раздела и входом тел в воду. [c.250]

Влияние кавитации на работу данной гидравлической машины (увеличение потерь энергии, усиление шума и вибраций, кавитационная эрозия) не постоянно и зависит от стеиени развития кавитации. Деление процесса развития кавитации на различные стадии в известной мере условно, однако обычно принято различать начальную, частично развившуюся и полностью развившуюся кавитации. [c.25]

В равной мере наличие в зоне всасывания угла упреждения фх приведет к тому, что окно цилиндра будет перекрыто соответствующей перевальной перемычкой золотника еще до прихода его в вёрхнее нейтральное положение, т. е. до окончания процесса всасывания, в результате цилиндр не полностью заполнится жидкостью, что снизит объемный к. п. д. насоса. При некоторых же больших (5—8°) значениях угла упреждения ф1 недозаполнение цилиндров жидкостью станет столь значительным, что в результате возникновения при этом развитой кавитации появятся вибрации и резкий шум, обусловленные гидравлическими ударами, в1лзцва мыми обратным цотоком жидкости при соединении [c.151]

С достаточно большим расходом в область низкого давления за телом. Жидкость из этой области вытесняется и образуется каверна, наполненная газом. Такие каверны называются вентилируемыми. Для очень длинных каверн существует гидродинамическое подобие границ каверны и окружающего ее потока жидкости, если полностью развитые и вентилируемые течения сравниваются при одном и том же числе кавитации Кь, рассчитанном по действительному давлению в каверне. Это подобие позволяет классифицировать оба случая как суперкаверны и рассматривать большую часть их свойств в разделе, посвященном суперкавитации. [c.188]

При дальнейшем уменьшении параметра К смесь пузырьков и воды охватывает всю хвостовую часть тела. Протяженность кавитационной зоны и интенсивность кавитации в следе будут возрастать до тех пор, пока внутренняя область следа не окажется целиком охваченной кавитацией и из нее не будет полностью вытеснена жидкость. Такое течение в следе называется суперкавитацией. Примеры полностью развитых кавитационных следов за круговым цилиндром представлены на мгновенных фотографиях (фиг. 5.16—5.18). На фиг. 5.16 и 5.17 показана каверна конечной длины, а на фиг. 5.18 каверна, достигшая полной длины . Снимки сделаны в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра (чтобы показать ширину и форму каверны). На фиг. 5.16 основная каверна в момент съемки простирается за цилиндром на 3—4 калибра. За основной каверной тянется кавитационный след, имеющий периодический характер. Течение и кавитация при условиях, соответствующих фиг. 5.16, весьма неустойчивы. Каверна совершает колебания в длину и из стороны в сторону, что приводит к появлению периодически изменяющихся сил, приложенных к телу. Кавитационный след аналогичен течению с массой мелких пузырьков, уносимых потоком после отрыва присоединенных каверн (разд. 5.4). На фиг. 5.17 представлена другая фотография, снятая в другой момент времени, но при тех же скорости и давлении (при том же числе кавитации К). Поверхность основной каверны на фиг. 5.16 и 5.17 непрозрачна, и она относится к описанным выше присоединенным кавернам, у которых вдоль неровной поверхности раздела движется масса мелких пузырьков. [c.212]

Полностью развитая каверна, охватывающая гидропрофиль под углом атаки, представляет собой частный случай несимметричной суперкаверны. В общем случае асимметрия тела или его ориентации (например, угол атаки), сила тяжести (или какие-либо другие массовые силы) и несимметрия граничных поверхностей приводят к нарушению симметрии течения, каверны и связанного с ними поля гидродинамического давления около тела. Возникающая при этом поперечная сила представляет большой интерес главным образом с точки зрения создания подъемной силы, а также с точки зрения специальных проблем устойчивости и управляемости тела с каверной. Гидропрофили относятся к числу таких тел, и благодаря их большому практическому значению были выполнены обширные исследования гидродинамики течений с развитой кавитацией. В частности, особое внимание уделялось простому двумерному профилю как основному элементу конструкций. Рассмотрим лишь основные достижения в этой области. [c.242]

Возможный способ улучшения кавитационной характеристики стойки показан на фиг. 7.16. Полукруглая носовая часть заменена оживалом с радиусом кривизны, равным двум калибрам. Значение числа Кг в точке А должно быть меньше, чем для полукруглой носовой части, и может быть уменьшено до величины, лишь несколько большей значения этого числа в точке В, как указано на схематическом распределении давления. Таким образом, в этом случае при уменьшении давления в системе кавитация будет развиваться в основном ниже по потоку от точки ее возникновения. Независимые каверны будут развиваться в точке А, и при дальнейшем понижении давления их длина будет увеличиваться, пока они наконец не сольются с кавернами в точке В. Однако к этому моменту развитие кавитации в точке В, вероятно, будет достаточным, чтобы охватить полностью [c.348]

Источником образования пузырьков может служить и циркуляционный насос, в котором, как и в рабочем участке, сочетаются высокие скорости и низкие давления. В результате вода, заполняющая замкнутую кавитационную установку, оказывается насыщенной газовыми пузырьками, количество и размеры которых зависят от режима работы установки, степени развития кавитации на испытуемом теле и конструктивных особенностей установки (например, наличия или отсутствия ресорбера [5], его размеров и т. д.). Если эти пузырьки за время прохождения по периметру установки не успевают полностью раствориться, то, возвращаясь к рабочему участку, они будут служить добавочными ядрами кавитации, т. е. слабыми точками, на которых возмоншо повторное образование кавитационных каверн. [c.413]

Развитая стадия кавитации, характеризующаяся образованием участка, в котором капельная жидкость полностью отсутствует, называется супер кавитацией. Пример такой стадии показан на рис. 15-23. где приведена фотография двумерной каверны в следе за плоской пластинкой, перпепдикуляриой потоку. Фотография представляет собой вид через окно на кормовую зону за пластинкой. (Фотографии на рис. 15-21—15-23 получены в высокоскоростной гидродинамической трубе Калифорнийского технологического института.) [c.420]

При возникновении в жидкости ультразвуковой кавитации ее акустические свойства существенно изменяются. Прежде всего, наличие кавитационных пузырьков приводит к рассеянию ультразвука, которое будет рассмотрено далее. Вследствие этого энергия ультразвуковой волны будет быстро убывать в пространстве. Однако рассеяние — не единственная причина убывания энергии при кавитации значительная ее часть идет на развитие кавитационных пузырьков, т е. на работу по их расширению до максимального радиуса Rmax После захлопывания кавитационной полости эта энергия частично переходит в энергию кавитационных ударных волн, но она полностью теряется из первичной ультразвуковой волны. [c.138]

Исследования закономерностей процесса ультразвуковой кавитации дали возможность сформулировать основные требования к технологической аппаратуре для очистки, обеспечивающие широкую область ее применения. Главным из этих требований является необходимость работы на пониженных частотах (18—44 кгц) и повышенных удельных акустических мощностях (2,5—10 вт1см ). Магнитострикционные преобразователи с развитой излучающей поверхностью [12, 13], разработанные в Советском Союзе в конце 50-х годов, полностью удовлетворяли этим требованиям. [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...