Присоединенная каверна (кавитация

Присоединенная каверна (кавитация) --- изэнтропическое 146 [c.673]

Присоединенная каверна окружает кольцом носовую часть. Число кавитации К=0,62. [c.18]

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]

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]

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]

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]

Рассмотрение такой точки зрения показывает, что при кавитационных испытаниях моделей. возникает настоящая дилемма. При моделировании натурного объекта по числу Фруда предполагается, что определяющими являются силы тяжести. Это обычно соответствует действительности, когда гидравлические явления связаны с наличием свободных поверхностей кавитация определенно относится к таким явлениям. Однако существует много типов течений со свободной поверхностью, в которых силы тяжести не являются определяющими. К сожалению, имеется убедительное экспериментальное подтверждение, что силы тяжести являются важными для некоторых кавитационных областей. Так, на фиг. 6.10, заимствованной из работы [45], показаны присоединенные каверны, образовавшиеся за двумя геометрически подобными телами вращения. На фиг. 6.10 даны виды сбоку и снизу одного и того же тела и охватывающей его каверны (для получения вида снизу камера направлялась вертикально вверх). Число Фруда было достаточно малым. На фиг. 6.10, в показано меньшее по размерам тело, которое испытывалось при значительно большей скорости. Число Фруда при этом было почти на порядок больше. Типы течения в нижнем по потоку конце каверны для этих двух тел совершенно различны. В эксперименте с малым числом Фруда подъемная сила каверны вызывает вертикальное возмущение и возникающее при этом направленное вниз движение окружающей жидкости при обтекании каверны приводит к образованию пары вихрей. В эксперименте с большим числом Фруда (фиг. 6.10, в) каверна [c.299]

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]

Такую четкую зону возникновения кавитации легко получить на цилиндрическом теле диаметром 50,8 мм или более с полусферической носовой частью при скоростях потока 15,2 м/с и более. Показанная на фиг. 7.1 линия кавитации расположена вблизи точки минимального давления на поверхности тела. Возникновение кавитации в этих условиях выглядит как предельный случай возникновения присоединенной каверны, однако при большом увеличении удается заметить, что она состоит из множества мельчайших нестационарных каверн с чрезвычайно коротким временем существования. [c.318]

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]

В случае присоединенной каверны, охватывающей тело, соотношение между сопротивлением формы и числом кавитации К, определяемым соотношением (2.5), имеет вид [c.322]

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]

Каверна, возникшая в ядре вихря, может заметно изменить энергию вихревой системы, если она достаточно велика, и изменяет течение вращающейся массы жидкости в этом вихре. Так как в большинстве случаев вихри сходят с твердых границ в жидкость, любые изменения, вызванные кавитацией, могут не оказывать влияния на распределение давления,около этих границ и, следовательно, не изменять сопротивление формы. Однако в некоторых случаях присоединенные каверны образуются в зонах интенсивного вихревого движения около направляющих поверхностей, например на поверхностях лопастей в окрестности кромок гребных винтов и рабочих колес осевых насосов. В таких случаях могут формироваться струйные возвратные течения с вращательными составляющими местного течения и линейными составляющими основного течения. Это приводит к изменению скорости и распределения давления на направляющих поверхностях, а также к изменению сопротивления и соответствующим потерям энергии. [c.325]

Число кавитации К можно рассматривать как меру относительной интенсивности восстанавливающей силы, действующей на поток вне присоединенной каверны и заставляющей его возвращаться к направляющей поверхности. Таким образом, свободная поверхность всегда является выпуклой со стороны жидкости. Предельное значение К, при котором восстанавливающая сила отсутствует, достигается там, где давление в жидкости по любому боковому направлению со стороны кавитационной поверхности равно давлению в каверне следовательно, каждая частица жидкости движется по прямой линии и каверна простирается до бесконечности. Поэтому для течения при таком предельном значении К понятие направляющей поверхности не имеет смысла. [c.330]

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]

В тех случаях, когда имеется основной поток, картина существенно усложняется, так как образование и схлопывание каверн обычно происходит в разных местах. Если условия на поверхности тела или границе течения точно соответствуют условиям возникновения кавитации, то каверны могут схлопываться рядом с местом их образования. Однако в ограниченных областях условия для возникновения кавитации не могут существовать длительное время. Вместо этого устанавливаются давление и другие параметры потока, соответствующие скорее стадии развитой кавитации. В этом случае точка минимума давления и зона схлопывания каверны разделены некоторым расстоянием независимо от того, идет ли речь об отдельном пузырьке в потоке жидкости или о более сложном типе присоединенной каверны, о которой говорилось в гл. 5. [c.382]

На основании сказанного можно сделать два важных вывода. Во-первых, разрушающее действие кавитации в потоках жидкостей проявляется обычно при условиях, отличающихся от условий ее возникновения. Во-вторых, разрушение связано с зоной схлопывания. Оба эти вывода приводят к мысли о пользе тщательного изучения разрушения, вызываемого присоединенными кавернами. Этому вопросу посвящено несколько следующих разделов данной главы. [c.384]

Экспериментальные исследования зоны разрушения, о которых говорилось в предыдущем разделе [33, 34], дополняют исследование механики присоединенных каверн, результаты которого были изложены в гл. 5. Они были выполнены с целью найти связь между положением и протяженностью зоны разрушения и фазами цикла присоединенной каверны с помощью высокоскоростной киносъемки. При этом модель, обычно полностью изготовляемая из нержавеющей стали, содержала вставку из мягкого алюминия, расположенную непосредственно за точкой возникновения кавитации. Алюминиевые вставки имели разную длину, но все они были значительно длиннее каверны, наблюдаемой в каждом конкретном случае. Предполагалось, что интенсивность кавитации будет достаточно велика и за сравнительно короткое время работы трубы на поверхности алюминия возникнут видимые следы разрушения и что можно будет установить зависимость между характером разрушения поверхности алюминиевой вставки и поведением каверны, зарегистрирован- [c.384]

Как указывалось в разд. 2.5, глаз не обладает достаточной скоростью реакции для непосредственного наблюдения процессов, происходящих в кавитационной зоне. Поэтому важное значение имеют фотографические методы. В первых исследованиях часто ограничивались единичными фотографиями, полученными с помощью обычных камер. Поскольку стандартные скорости затворов совершенно недостаточны для предотвращения смазывания изображения, то для получения коротких экспозиций обычно использовалась одна из нескольких разновидностей электронных импульсных источников света. Этот метод позволил получить обширную информацию, но, к сожалению, он вызвал некоторые ошибочные представления у многих экспериментаторов. Чрезвычайно легко сделать неосознанное предположение, что вид кавитационной зоны, зафиксированной на единичной фотографии, точно отражает это явление. Наблюдения, проведенные с помощью высокоскоростной киносъемки, подобные исследованиям цикличности присоединенной каверны, рассмотренным в гл. 5, показывают, что это предположение далеко от действительности. Поэтому аппаратура для высокоскоростной киносъемки представляет особую ценность для лабораторий, занимающихся исследованием кавитации. [c.595]

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]

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]

Присоединенной кавитацией называется кавитация с отрывом потока жидкости от твердой границы обтекаемого тела или стенки канала с образованием полости или каверны на Твердой границе [53]. В отличие от отрывной такую кавитацию Называют также поверхностной, имея в виду расположение каверн относительно стенки [50]. Это название представляется менее Удачным. Неподвижная ( оседлая ) или присоединенная каверна [c.7]

Из рассмотрения фотографий следует, что на режиме без обратных токов реализуется так называемая профильная каверна, т. е. частичная присоединенная каверна (см. рис. 1.1, а), а на режиме с интенсивными обратными токами каверна образуется не только в межлопастных каналах, но и перед шнеком (вихревая кавитация, рис. 1.1, б). [c.12]

Результаты измерений давления на задней стенке цилиндра и размер области, охваченной кавитацией, полученные в работе [56], представлены на рис. 2.9. Буквами Л, Б и С на этом рисунке отмечены области, отличающиеся друг от друга структурой кавитационного течения. В области А за цилиндром периодически возникают и полностью отрываются кавитационные каверны, а в области В после срыва каверны конденсация ее остатков происходит далеко гё полностью, в результате чего возникает присоединенная каверна в области С кавитационное течение имеет струйный характер. Давление в области, охваченной кавитацией, заметно превышает сумму парциальных давлений паров воды и растворенных в ней газов — р /рё . Однако эта величина вследствие уноса ниже того давления, при котором происходило насыщение воды воздухом, 15 м. На границе между областями В и С, где осуществляется переход к струйному обтеканию, давление в каверне практически скачком падает до значения, близкого к давлению насыщенных паров, что указывает на резкое возрастание уноса. Интенсивность уноса в этой области столь велика, что даже значительный принудительный вдув газа не вызывает повышения давления в ней [116, 117, 33, 93. [c.41]

Перечисленные допущения представляются естественными не только для кавитации с присоединенной каверной, но и в тех случаях, когда присоединенная каверна отсутствует. В дальнейшем при построении качественной теории не будем делать различия между этими двумя типами кавитации. Под объемом кавитационной полости следует понимать суммарный объем всех кавитационных каверн, расположенных в области, охваченной кавитацией. [c.44]

Термином присоединенная кавитация обозначают явление образования каверн, примыкающих к поверхности тела, т. е. развитую кавитацию. [c.399]

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]

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]

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]

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]

Иногда наблюдаются колебания, при которых присоединенная каверна сначала растет, а затем схлопывается вследствие захвата жидкости и последующего заполнения каверны с конца зоны кавитации. Максимальная длина присоединенной каверны зависит от поля давления. Каверна может заканчиваться в точке присоединения основного потока жидкости к поверхности тела на некотором расстоянии от передней кромки каверны (линии отрыва) или может простираться далеко за пределы тела до смыкания основного потока с образованием полости,, охватывающей тело, В последнем случае кавитацию называют суперкавитацией. На фиг. 1,6 и 1.7 показаны присоединенные каверны, причем каверна на фиг. 1,7 представляет собой суперкаверну. [c.21]

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]

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]

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]

Если длина паровой или газовой каверны становится очень большой по сравнению с размерами тела, то ее называют суперкаверной. Суперкаверны образуются 1) вследствие роста присоединенной каверны или 2) вследствие вытеснения жидкости из гидродинамического следа за счет развития паровой кавитации, как в примерах, описанных в предыдущем разделе, или за счет подвода газа в области низкого давления в следе. При вдуве газа число кавитации уменьшается при неизменной скорости и абсолютном давлении. Это следует из формулы (2.3), где../Сь — число кавитации, выраженное в более общем виде через давление в пузырьке, а не через давление насыщенного пара. Каверны, поддерживаемые за счет подвода газа, называются вентилируемыми. Если в каверну подводится слишком много газа, то она может стать неустойчивой. В этом случае на ее поверхности возникают волны, и она пульсирует по длине и ширине. Другими словами, вентилируемые и паровые каверны, по-видимому, имеют много общего и обе по мере роста становятся более устойчивыми, чем более короткие присоединенные каверны. [c.220]

Каверна за цилиндром на фиг. 5.18 представляет собой суперкаверну. Суперкавитационные течения за диском с острыми кромками показаны на фиг. 5.25. На эти течения оказывает влияние сила тяжести. Как и в случае присоединенных каверн, основные особенности суперкавитационного течения около тела заданной формы зависят от числа кавитации К, а также от числа Фруда, если необходимо учитывать силу тяжести. [c.220]

Можно построить бескавитационную направляющую поверхность для любого значения К. В потоке с присоединенной каверной свободная поверхность, действительно, является направляющей поверхностью. Если каверну заполнить твердым веществом, то течение должно остаться неизмененным и новая твердая поверхность должна быть бескавитационной. На практике это утверждение требует двух уточнений. Во-первых, на поверхности раздела каверны трение практически отсутствует, и если каверну заполнить твердым веществом, то появится поверхностное трение, которое несколько изменит течение. Однако это влияние довольно мало и обусловленное им изменение течения ие должно вызывать кавитацию. Второе уточнение относится к условиям в конце кавитационной зоны. В присоединенной каверне возникает новое явление — возвратное течение. Бескави-тационная твердая граничная поверхность не должна воспроизводить эту область течения и должна быть направлена таким образом, чтобы обеспечить поворот потока параллельно поверхности, расположенной ниже по потоку. При помощи этого эмпи- [c.330]

Влияние развития каверны конечного размера на гидрокрыло аналогично ее влиянию на криволинейный канал. Оно изменяет эффективную форму гидрокрыла и, следовательно, распределение давления. Вследствие развития кавитации минимальное давление на поверхности с присоединенной каверной ограничивается величиной давления насыщенного пара. Поскольку две стороны гидрокрыла не являются независимыми друг от друга, развитие каверны конечного размера на одной из них будет влиять на распределение давления на другой. Суммарное влияние каверны, присоединенной к верхней (низкое давление) поверхности, обычно сводится к уменьшению циркуляции и, следовательно, к уменьшению подъемной силы. Это согласуется с физическим ограничением величины минимального давления на поверхности с присоединенной каверной. Что касается суммарного влияния на течение, то в присутствии каверны уменьшается угол отклонения потока гидрокрылом и увеличивается сопротивление потока. [c.347]

Напомним, что отожженный алюминий был выбран для данных экспериментов исходя из предположения, что любой удар достаточной интенсивности, способный вызвать разрушение обычных конструкционных материалов (включая усталостное разру-ш ение), приведет к остаточной деформации материала поверхности алюминия. Поскольку нет оснований сомневаться в справедливости этого предположения, то на основании проведенных экспериментальных исследований можно заключить, что при кавитации удары разрушающей силы наносятся с очень низкой частотой. Например, основанный на данных о частоте расчет образования впадин и средней площади впадины в случае кавитации, происходящей при скорости течения 27,45 м/с, показывает, что выбранная точка поверхности оказывается внутри зоны разрушающего действия удара лишь приблизительно один раз каждые 100 мин. Случайно оказалось, что в одном из таких экспериментов поверхность фотографировалась через каждые полтора часа. Таким образом, последовательные фотографии соответствуют приблизительно одному удару для данной точки поверхности, двум ударам и т. д. На фиг. 8.8 показано пять таких микрофотографий типичного участка зоны максимального разрушения. Вид этих фотографий подтверждает предположение, что кавитационное разрушение, вызываемое присоединенной каверной, обусловлено относительно редкими мощными ударами, которые либо вырывают частицы материала, либо вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недавно в Мичиганском университете при проведении испытаний в трубках Вентури подтверждены эти общие выводы и зафиксированы потери веса образцов на ранней стадии эксперимента до того, как на поверхности появились перекрывающиеся впадины [17, 54, 60]. В одном из таких экспериментов [60] образец из нержавеющей стали, предварительно облученный радиоактивными изотопами, испытывался в воде с целью подтвердить [c.399]

Методика этих испытаний заключалась в проведении серии экспериментов каледый раз с новой алюминиевой моделью. Во всех экспериментах длина каверн поддерживалась постоянной, что соответствует постоянному числу кавитации, а скорость течения изменялась от максимально достижимой в трубе до величины, при которой впадины практически не образовывались. Согласно ранее проведенным экспериментам, вплоть до момента, когда число впадин, приходящихся на единицу площади поверхности, становилось столь большим, что их трудно было сосчитать, частота образования впадин при данных параметрах течения оставалась постоянной. В связи с этим продолжительность экспериментов подбиралась таким образом, чтобы плотность впадин была не слишком большой и не слишком малой, т. е. время эксперимента было самым коротким при самой большой скорости течения и возрастало с уменьшением скорости течения. Во всех случаях поверхность пластин выглядела аналогично. Это позволило предположить, что для приближенной оценки интенсивности кавитации можно использовать частоту образования впадин без учета их размеров. Полученные результаты представлены на фиг. 8.9. Они показывают, что частота образования впадин в сильной степени зависит от скорости течения. Действительно, судя по наклону кривых в логарифмических координатах, она пропорциональна примерно шестой степени скорости. Потребуется еще немало экспериментальных данных, чтобы четко определить область применимости этого соотношения. В случае присоединенных каверн, образующихся при других условиях, были получены другие эмпирические соотношения. Будем пользоваться соотношением [c.402]

В случае присоединенных каверн избыточное количество воздуха может привести к нежелательному расширению зоны кавитации, которое оказывает на течение такое же влияние, как уменьшение параметра К. В сущности это и есть уменьшение К, достигаемое не путем снижения а путем повышения эффективного значения Напомним, что первоначально при введении понятия К (разд. 2.6) в числителе стояла разность Роо — Рь, где рь означало давление в каверне. Затем рь было заменено на pv в предположении, что давление в каверне равно давлению насыщенного пара. Во всех случаях, когда давление в каверне может отличаться от давления насыщенного пара, следует использовать действительное значение рь- При введении в зону кавитации воздуха или другого неконденспрую-щегося газа степень кавитащш будет увеличиваться до тех пор, пока способность потока уносить газ (благодаря увеличению поверхности раздела и, возможно турбулентности) не увеличится настолько, что он сможет уносить добавочный воздух при новой стационарной форме каверны. [c.423]

В некоторых случаях разрушенные участки поверхности восстанавливают таким образом, чтобы наплавляемый материал выступал над первоначальным контуром поверхности. По-видимому, это делается главным образом не для того, чтобы увеличить толщину покрытия, а для того, чтобы изменить кривйзну поверхности таким образом, чтобы ее профиль совпал с верхней границей каверны, исходя из предположения, что присутствие кавитации свидетельствует о недостаточной толщине конструкции, и тогда возможно в данном месте не будет ни каверны, ни разрушения. По-видимому, такой способ восстановления поверхности следует применять с большой осторожностью либо вообще отказаться от него. Если образуется присоединенная каверна обычного тина, то часть поверхности, на которой происходит отрыв потока, находится не в зоне разрушения, а выше по потоку от нее, а сама зона разрушения будет расположена в области высокого давления. Если зона разрушения простирается вверх и вниз по течению от конца каверны, то возможно, что наращивание толщины материала на этом участке выше контура первоначальной поверхности может увеличить опасность кавитации в бескавитационных условиях работы. Напомним также, что в напряженных условиях работы любой гидравлической машины кавитация начинается независимо от степени совершенства конструкции и что возникновение кавитации [c.628]

В целях определенности будем рассматривать так называемую присоединенную каверну (неподвижную относительно обтекаемого тела). Материальный баланс содержимого такой каверны определяется в основном двумя конкурируюи ими процессами поступлением пара и газа в область, охваченную кавитацией, обусловленным испарением и дегазацией жидкости и уносом парогазовой фазы вниз по потоку с последующей ее конденсацией и растворением в зонах повышенного давления. В установившемся режиме среднее количество парогазовой фазы, теряемой в единицу времени вследствие уноса, равно поступлению за счет испарения и дегазации. В то же время скорость испарения и дегазации жидкости тем больше, чем меньше давление. Условия равновесия требуют в силу этого снижения давления в области, охваченной кавитацией, по мере возрастания интенсивности уноса. Если бы унос из присоединенной каверны отсутствовал, то давление в ней определялось бы условиями термодинамического равновесия. В случае дегазированной жидкости оно совпадало бы с давлением насыщенных паров, а для жидкостей, содержащих растворенные газы, с точностью [c.67]

Различают каверны двух основных видов присоединенные, т. е. начинающиеся и замыкающиеся на поверхности тела (частичная кавитация) и суперкаверны, которые замыкаются в потоке за телом (суперкавитация) (рис. 10.8). [c.400]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...