Кавитация суперкавитация

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]

Для гидродинамики особый интерес представляет частный случай кипения, которое возникает в движущейся жидкости вследствие местных понижений давления до давления насыщенного пара. Такой вид кипения называют кавитацией. Это явление играет особую и главным образом отрицательную роль в гидродинамике машин и аппаратов и других технических приложениях. Кавитация может проявляться как в виде отдельных пузырьков, возникающих в местах пониженного давления и уносимых потоком (пузырьковая перемещающаяся кавитация), так и в виде сплошных, заполненных парами жидкости, полостей, присоединенных к поверхности обтекаемых тел (суперкавитация). Могут существовать и другие внешние проявления кавитации. [c.23]

Экспериментально установлено, что при условии достаточно большой удаленности стенок канала от обтекаемого тела (т. е. когда течение практически безгранично) суперкавитация имеет место в диапазоне малых чисел кавитации 0,1 <о <1. [c.290]

При развитой кавитации каверна имеет вид прозрачной полости, замыкающейся на теле (частичная кавитация) или оканчивающейся за телом (суперкавитация). В районе замыкания каверны образуется струйка, которая, попадая в полость каверны. [c.8]

Кавитация проходит следующие стадии начальную, развившуюся и суперкавитацию. Для плохо обтекаемых тел при начальной стадии кавитации р = 1 ч- (0,7 -ч 0,8) при развившейся р = = (0,7 -f- 0,8) ч- (0,2 ч- 0,1) при суперкавитации р < 0,2 ч-0,1. [c.230]

Сопротивление при суперкавитации. Число кавитации мажет быть определено по параметрам внешнего течения (безотносительно к конкретному телу) как [c.422]

Первое слагаемое в этом приближенном выражении характеризует динамическое воздействие и практически является постоянной величиной, равной значению Со при а = 0. Второе слагаемое включает влияние предельного давления При суперкавитации Св является функцией числа кавитации. Этот коэффициент будет наименьшим, когда сг= 0. При постоянной скорости Ко этот эффект должен снижать полное лобовое сопротивление, когда а уменьшается. [c.423]

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]

Из сказанного выше ясно, что вследствие столь сильного действия кавитации при конструировании приходится затрачивать большие усилия, направленные на предотвращение ее последствий, Первоначально стремились устранить кавитацию, что обычно достигалось только ценой крайнего ухудшения конструкции с точки зрения размеров, веса и стоимости. Во многих областях, например в космической технике и самолетостроении, такое ограничение становится совершенно недопустимым. Поэтому основное внимание стали уделять устранению последствий кавитации, допуская ее существование. Разработка в последнее десятилетие входных каналов, выдерживающих кавитацию [И] и работающих в условиях суперкавитации винтов [12, 13], а также широкий интерес к насосам и турбинам с суперкавитацией [4] демонстрируют эту тенденцию. [c.29]

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]

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]

Прикладное значение суперкавитации возросло вследствие более широкого применения судов на подводных крыльях и повышения интереса к винтам и турбомашинам, работающим при очень больших скоростях. Если не удается избежать кавитации, то, возможно, имеет смысл довести ее до суперкавитации, так как при этом течение становится более устойчивым. Большое внимание уделяется суперкавитирующим винтам [16, 49, 80, 81, 82, 87] и низконапорным насосам, применяемым для создания режима суперкавитации [2, 66, 79, 92]. Проведены некоторые исследования суперкавитирующих гидротурбин [40]. Другими важными областями приложения су-перкавитации является движение снарядов под водой с большими скоростями и вход в воду [c.220]

Наиболее важными формами в приложении к аппаратам с подводными крыльями, винтам и агрегатам, преобразующим энергию, являются профили, на которых отрыв потока происходит обычно на острых передней и задней кромках. Тонкие профили, обладающие этим свойством, исследовались теоретически и экспериментально в режиме суперкавитации при /(>0. В общем случае в условиях развитой кавитации (когда каверна длиннее хорды гидропрофиля) коэффициент подъемной силы уменьшается, а коэффициент лобового сопротивления возрастает по сравнению с соответствующими значениями при бескавитационном обтекании. С уменьшением параметра К коэффициенты Сь и Св уменьшаются до их предельных значений, соответствующих значению /С=0. С уменьшением К каверна удлиняется. Теоретически при /(=0 она должна простираться в бесконечность. С помощью метода Тулина получены линеаризованные решения для класса профилей малой, но произвольной кривизны, в том числе для дуги окружности и плоской пластины. В табл. 5.5 собраны результаты расчетов плоских пластин и профилей, образованных дугами окружностей, при К = 0 и /(>0, заимствованные из работ [25, 28, 39, 85, 94]. Согласно этим результатам, Сь и Сд стремятся к предельным значениям при /С = 0. Предельные значения для плоской пластины совпадают с точным решением, полученным на основе теории течений со свободными линиями тока, развитой Кирхгофом и Рэлеем [48], вплоть до членов, содержащих квадрат угла атаки. Предельное значение коэффициента подъемной силы, полученное при /С=0, состав- [c.242]

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]

Первый член в правой части выражения (7.3) представляет собой интеграл, учитывающий динамику обтекания тела. Он слабо зависит от параметра К (уменьшаясь с увеличением К от нуля). Второй член, который учитывает влияние предельного давления рс, возрастает почти линейно с ростом К. Таким образом, в условиях суперкавитации коэффициент Со является функцией числа кавитации и имеет минимальное значение при К =0. Потери энергии, связанные с сопротивлением, определяются по формуле [c.323]

До второй мировой войны было проведено относительно мало фундаментальных исследований решеток, хотя некоторая информация относительно влияния кавитации на характеристики изолированных профилей, а также винтов и насосов имелась. В 1931 г. Бетц и Петерсон [3] применили теорию свободных струй Кирхгофа для расчета течения через решетку плоских пластин. Эти результаты соответствовали условию полного срыва потока или суперкавитации. В 1932 г. Лангер [15] сравнил экспериментальные данные с этой теорией. Гонгвер [10] использовал результаты Бетца—Петерсона для анализа предель- [c.358]

В процессе развития кавитации, а влияние кривизны поверхности раздела и движения газа в каверне становится пренебрежимо малым. Поэтому в случае суперкавитации параметр Къ в пределе должен стать равным нулю. Условия на свободной поверхности воды, где воздух и жидкость находятся в контакте при атмосферном давлении, соответствуют Кь = 0- [c.653]

Каверны в жидкости могут быть микроскопически малыми пузырьками и могут во много раз превышать размеры обтекаемого тела. Этот последний режим называется режимом развитой кавитации, или отрывным кавитационным течением (в иностранной литературе распространен термин суперкавитация ). Работы по кавитации описаны частично в упомянутой статье Г. В. Логвиновича и Л. А. Эпштейна (стр. 37—54). Здесь будут рассмотрены только приложения теории струй к отрывным кавитационным течениям. [c.15]

Возможность создания естественной кавитационной каверны зависит от удлинения и глубины погружения подводного тела и связано с большими скоростями хода. При /5 = 7 и глубиле погружения 200 л естественное кавитационное обтекание наступает лишь при скорости более 350 узл. Искусственное образование каверны путем подачи в нее воздуха позволяет достигать режима суперкавитации при сравнительно умеренных скоростях (во время испытаний моделей в США искусственную каверну поддерживали при скорости 3,65 м1сек, в то время как естественная кавитация наблюдалась при скорости 27,6 м1сек). Однако создание искусственной каверны связано с большими расходами газа, и на пути практического осуществления этой идеи возникают большие трудности. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...