Обтекание с кавитацией

Обтекание с кавитацией. Мы знаем, что скорость жидкости обращается в бесконечность в острых кромках профиля. В стационарном решении согласно уравнению Бернулли в острых кромках возникнут при этом бесконечно большие отрицательные давления. Если кривизна обтекаемого профиля везде конечна, то и давление будет конечным, но оно может принимать, в математическом решении, большие по абсолютной величине отрицательные значения. В реальной жидкости отрицательные давления практически не появляются. Дело в том, что когда давление падает до определенной, зависящей от температуры жидкости малой положительной величины р , жидкость в определенных условиях начинает испаряться образуется область, заполненная парами жидкости, сплошность движения нарушается. Явление это называется кавитацией. [c.354]

Наряду с этим некоторые вопросы изложены в новой редакции и в книгу включена новая глава. Так, дано новое, более общее изложение теории гидравлических сопротивлений, заново написан параграф, посвященный численным методам решения уравнений Навье—Стокса, книга дополнена новой главой Обтекание тел. Кавитация . [c.3]

Рис. 40. Схемы обтекания клиновидного крыла и пластинки с кавитацией а — искривленный клин с каверной б — пластинка с каверной к скелетной линии Л. В применима теория крыла без кавитации).

Возвращаясь к возможности образования ненулевой циркуляции при обтекании твердого тела с острой задней кромкой при наличии в идеальной жидкости ( например, крыла ) поверхности разрыва, обратимся к рис. 89,а, где показано покоящееся тело и приведен ряд замкнутых жидких контуров, имеющих нулевую циркуляцию. Казалось, что и при безотрывном движении крыла циркуляция останется нулевой и движение будет безвихревым. Однако в этом случае имеет место сближение ранее разделенных жидких элементов верхних и нижних контуров ( рис. 89,6 ) вблизи задней острой кромки. Вдоль пунктирной линии касательная составляющая л скорости жидкости терпит разрыв и при сохранении сплошности жидкости без нарушения теоремы В.Томсона в ней возникает поверхностное распределение завихренности — вихревая пелена. Этому возможны возражения, состоящие в том, что обтекание с разрывом скорости не является единственно возможным. В идеальной жидкости допустимо перетекание жидких контуров за острую кромку с сохранением потенциальности поля скорости и отсутствием завихренности. Такое решение может иметь смысл с математической точки зрения. Однако оно приводит к бесконечному значению скорости и бесконечному отрицательному давлению на кромке. Данная ситуация не может существовать с физической точки зрения, поскольку жидкости не выдерживают отрицательных давлений — возникают кавитация и разрыв сплошности. Требование конечности скорости на задней кромке в [c.224]

Явление разрыва сплошности жидкости с образованием парогазовых пузырьков называют кавитацией. Кавитация, в частности, возникает в потоках жидкости при обтекании различного рода препятствий в местах значительного понижения давления (рис. 6.2). [c.235]

Для иллюстрации изложенного выше метода ниже рассмотрим пример расчета обтекания клина (единичной длины) по схеме с зеркалом при произвольном числе кавитации (рис. V.11). [c.199]

Время, затрачиваемое на расчеты с помощью ЭЦВМ, невелико и составляет для одного режима обтекания (каверна заданной длины) 10—15 мин. На рис. V.16 даны зависимости отношения радиуса шара и радиуса основания конуса к половине ширины каверны от числа кавитации, полученные на основании расчетов по формулам (V.3.13) и (V.3.14). Для сравнения приведены [c.209]

Адам И. В. Влияние стока, расположенного за каверной, на ее параметры в случае двумерного обтекания топкого тела в режиме частичной кавитации.— Труды ЦНИИ им. Крылова, 1970, вып. 258, с. 82. [c.240]

И в а н о в А. И. Обтекание тел вращения в режиме частичной кавитации и определение формы тела вращения, при обтекании которого давление на участке заданной протяженности постоянно.— Труды ЦНИИ им. Крылова. Гидромеханика вязкой жидкости и отрывных течений, 1965, вып. 219, с. 70. [c.241]

Все описанное относится к обычным гасителям, работающим в условиях отсутствия кавитации, т. е. при скоростях набегающего потока не более 12—14 м/с. При возникновении кавитации на поверхности обычных гасителей давление резко понижается, характеристики силового воздействия потока на гаситель изменяются по сравнению с бескавитационным обтеканием. [c.230]

При обтекании тел безграничным потоком максимальное значение величины скорости достигается на поверхности обтекаемых тел. При установившемся обтекании согласно интегралу Бернулли максимальной скорости в потоке соответствует минимальное значение давления. Следовательно, точка с минимальным давлением находится на поверхности тела. Кавитация впервые возникает в области, близкой к минимуму давлений, поэтому кавитация возникает вблизи поверхности обтекаемых тел. [c.163]

Гидроабразивное изнашивание может иметь различный характер в зависимости от скорости водного потока, условий обтекания и связанной с этим турбулентности и возможности возникновения кавитации, от угла атаки твердых частиц и поверхности металла. Изложенные ниже испытания, отнесенные нами к группе гидроабразивного изнашивания, проводились в лабораторных условиях. [c.69]

Кавитацией принято называть образование в жидкости разрывов (кавитационных полостей, каверн, кавитационных пузырей) под действием больших растягивающих напряжений, возникающих либо при обтекании помещенных в жидкость тел, либо при распространении в ней ультразвуковых колебаний. При колебаниях давления в объеме жидкости кавитационные пузырьки попеременно возникают и исчезают, оставаясь приблизительно в одном и том же участке жидкости. В текущей жидкости кавитационные пузыри возникают там, где при увеличении скорости давление в потоке в соответствии с уравнением Бернулли снижается до величины давления насыщенного пара. Затем кавитационные пузыри уносятся потоком, попадают в зону повышенного давления и разрушаются (схлопываются). Объем кавитационного пузыря может быть от долей кубического [c.53]

Поворотнолопастные турбины, работающие в комбинаторных режимах, также имеют оптимальный по оборотам режим, характеризуемый минимальным при данном расходе значением а. При увеличении оборотов по сравнению с оптимальным а растет из-за увеличения относительной скорости потока, при уменьшении — из-за ухудшения условий обтекания лопастей рабочего колеса. Для большинства поворотнолопастных турбин такой оптимальный, с точки зрения кавитации, режим близок к оптимальному режиму по значениям к. п. д. [c.122]

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности быстродвижущегося потока жидкости с образованием в нем пузырей (каверн), заполненных парами жидкости и газами. Кавитация возникает в тех участках потока, где в результате турбулентных возмущений при обтекании препятствий и впадин, изменении направления, сужении проходных сечений и т.п. происходит местное понижение давления (Ниже определенного критического значения (обычно ниже давления насыщенных паров при данной температуре). При снижении давления ниже критического жидкость не выдерживает растягивающих напряжений и разрывается. [c.7]

Кавитация неровностей возникает при наличии на поверхности обтекаемого тела выступов, впадин, резких переходов от одного сечения к другому и т. п. При обтекании таких неровностей а поверхности тела происходит местный отрыв потока жидкости на отдельных участках с образованием кавитационных каверн. [c.8]

Конденсатные насосы должны надежно работать при наличии начальной и развитой кавитации в зоне рабочего колеса, а в некоторых случаях - при наличии суперкавитационного обтекания элементов рабочего колеса. Такие условия работы требуют применения для конденсатных насосов относительно низкой частоты вращения, использования материалов, стойких к кавитационным разрушениям, установки для первой сту пени насоса рабочих колес специальной конструкции с высокой всасывающей способностью. В [c.40]

ОБТЕКАНИЕ С КАВИТАЦИЕЙ ГИДРОКРЫЛЬЕВ ИЛИ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛОПАТОК [c.339]

Поиски возможности теоретического моделирования кавитационного обтекания при отличных от нуля числах кавитации привели к установлению новой схемы обтекания с образованием возвратной струйки (отводящей некоторое количество жидкости на фиктивный второй лист римановой поверхности). Эта, казалось бы, надуманная схема, предложенная в 1946 г. Д. А. Эфросом и одновременно группой американских исследователей , на самом деде дала возможность получить хорошие оценки для параметров кавитационного обтекания. Впрочем, и ряд других схем (пожалуй, однако, менее изящных) дает результаты, близкие к рассчитанным по схеме с.возвратной струйкой. 285 Это — 1) схема Д. П. Рябзотинского с замыкающим каверну симметричным телом, перенесенная в 1932 г. на условия кавитации Ф. Вайнигом 2) схема с переменной скоростью на струях Л. И. Седова — М. И. Гуревича 3) схема с замыканием границ каверны на параллельные полупрямые, которую исследовал с другой целью еще Жуковский в 1890 г. (к задачам кавитационного обтекания последняя схема была приложена лишь в 50-х годах). Любопытная схема струйного обтекания со спиралеобразными особенностями на струях предложена недавно М. П. Тулиным [c.285]

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 экспериментах с телами, имеющими плоские профили давления, получены другие результаты. Примером может служить гидропрофиль NA A 16012, рассчитанный на ламинарное обтекание, с плоским профилем давления и низким коэффициентом минимального давления. Авторы работы [Il]i установили, что число кавитации (определяемое по исчезновению кавитации с увеличением давления) уменьшается с увеличением VoL. Этот эффект становится более заметным с увеличением длины хорды L. Для тел с плоским профилем давления они нашли, что кавитация имеет вид пузырей газа, перемещающихся вместе с.жидкостью. И наоборот, на телах с четким минимумом давления, например полусферических телах, область возникновения кавитации сужается и она происходит если не на поверхности твердого тела, то очень близко к ней. Уменьшение Ki с увеличением Voi еще полностью не объяснено. Однако в случае, когда кавитация начинается за пределами пограничного слоя, оно, по-видимому, связано с содержанием газа и концентрацией ядер кавитации, т. е. с какой-либо причиной, не зависящей от гидродинамических явлений. И наоборот, как будет показано [c.262]

Иногда линии постоянных КПД т)н = onst на поле характеристик замыкаются в области больших со и больших V. Снижение полного КПД на этих режимах (что графически означает замыкание линий постоянного КПД) следует объяснять возникновением на этих режимах кавитационных явлений в насосе. В координатах Я/м , V/w кавитация проявляется резким изменением характера напорной характеристики и КПД-характеристики (пунктирные линии на рис. 3.43 см. также рис. 3.41). При кавитации в шнекоцентробежном колесе изменяется также и мощностная характеристика в связи с изменением характера обтекания лопаток. Кавитация в отводе не влияет на мощностную характеристику. Обычно кавитация в спиральном отводе возникает при расходах, превышающих в 2. .. 2,5 раза расчетный расход в лопаточном отводе — в 1,3. .. 1,5 раза. В наиболее общем виде характеристики насосов представляются в виде зависимостей критериев подобия — коэффициента напора Я от коэффициента расхода V. При неподобных насосах эти критерии используются как обобщающие комплексы. Наиболее надежно энергетические характеристики можно получить опытным путем. Обычно для получения характеристик проводят испытания на воде. [c.179]

Второе язданне (1-е изд. 1978 г.) переработано с учетом расширения областей применения ЭВМ и дополнено матерналами по обтеканию тел н кавитации. [c.2]

Теоретическое описание течений с суперкавернами основывается на методах теории струй идеальной жидкости, основы которой изложены в п. 7.11 и 7.12. Возможность применить эту теорию основывается на том, что на поверхности суперкаверны сохраняется постоянное давление и ее можно рассматривать как свободную поверхность. Схема струйного обтекания пластины, приведенная на рис. 7.30 (схема Кирхгофа), по существу воспроизводит плоскую суперкаверну с числом кавитации к = 0. Но каверны, отвечающие значениям х > О, имеют конечные размеры, и потому исследователи искали другие расчетные схемы, воспроизводящие суперкаверны конечных размеров. [c.401]

Впоследствии схема Рябу-шинского была обобщена для других случаев рядом авторов. В частности, М. И. Гуревичем рассмотрена задача о кавитационном обтекании наклонной пластины (рис. 10.10, б). Д. А. Эфросом и независимо другими авторами предложена одна из наиболее удачных схем суперкаверны с возвратной струйкой (рис. 10.10, в). По этой схеме в концевой части каверны образуется возвратная струйка, которая при описании течения G помощью функций комплексного переменного, уходит на второй лист римановой поверхности. Поэтому условие постоянства размеров каверны не нарушается. Эта схема для плоской пластины дает результаты, близкие к результатам, полученным по схеме Рябушинского. Было предложено и несколько других схем. На рис. 10.10, г, д, е приведены схемы Тулина, Жуковского — Рошко, Лаврентьева. Каждая из них позволяет решить задачу обтекания и, в частности, найти коэффициент лобового сопротивления обтекаемого тела как функцию числа кавитации х. Для этого коэффициента по схемам нескольких авторов для пластины, нормальной к потоку, получена формула [c.402]

В связи с применением искусственной кавитации для улучшения гидродинамических качеств быстроходных судов появился ряд экспериментальных и теоретических работ в этой области. В работах М. Тулина, Ларока, Стрита, М. А. Басина и других получены решения задач о стационарном кавитационном обтекании крыла вблизи свободной поверхности. [c.11]

При этом поле скоростей исходного контура может быть задано с любой степенью точности, а условие тонкости добавочного кон тура может быть выполнено и тогда, когда исходный контур nt является тонким. Это обстоятельство позволяет с 1юм0и ью ме тода наращивания решать также и нелинейные задачи. В ка честве примера, иллюстрирующего применение этого метода рассмотрим задачу об обтекании тонкого тела в режиме частичной кавитации при наличии стока, расположенного за телом на оси симметрии [I]. [c.135]

При правильном выборе формы элементов необходимо сойлюдать и рациональное их взаимное расположение. Неравномерное обтекание элементов оборудования электролитом, резкое изменение скорости его движения, появление тупиков и застойных зон может вызвать не только кавитацию, но также появление концентрационных элементов. Это связано с изменением потенциала в отдельных зонах, что способствует дифференциации поверхности в электрохимическом отношении. [c.196]

Величину давления Pd можно рассматривать как физическую характеристику, которая не влияет на движение жидкости при р рф При р = р в жидкости может возникать кавитация, оказывающая существенное влияние на законы движения жидкости. Кавитация может возникнуть, например, вблизи минимального сечения в трубке с пережатием (см. рис. 18), в поршневом насосе (см. рис. 3), когда давление за поднимающимся поршнем стремится к нулю, а также при обтекании различных тел потоком жидкости. [c.32]

Профильная кавитация (или кавитация формы) возникает при отрыве потока от обтекаемой им поверхио-сти с образованием кавитационных пузырей. Образование такого вида кавитации наиболее вероятно при обтекании потоком лопастей рабочих колес гидротурбин, лопаток осевых и центробежных насосов и т. п. [c.8]

Объем эрозионных разрушений на камерах гидроагрегатов с увеличением длительности эксплуатации возрастает, а зона эрозии увеличивается в основном вниз по ходу потока. После 6—10 тыс. ч эксплуатации площадь кавитационных разрушений на камерах достигала 1 м - при грубине до 18 мм, а еще через 10—15 тыс. ч эксплуатации площадь разрушений возросла до 16 м при глубине 20 — 25 мм. Это можно объяснить не только тем, что металл в этой зоне уже подготовлен к разрушению при предыдущих воздействиях, но и тем, что в данном случае большую роль начинает играть вторичная кавитация — появление местных кавитационных образований при обтекании ранее возникших эрозионных раковин, т. е. авитация неровностей поверх- [c.24]

В дискуссии по докладу Б. Р. Паркин (США) привел результаты полученного им совместно с проф. Т. Яо-тзу Ву теоретического решения для обтекания потенциальным потоком кавитирующего плавноочерченного тела, описанного двумя дугами окружности с углами у = 5° (рис. 7-15). Как видно из рис. 7-15, имеет место влияние стенок трубы на параметр кавитации k и отношение с 1 (где с —расстояние от начала тела до точки отрыва струй, I — длина тела). Это решение не учитывает влияние вязкости и поверхностного натяжения. [c.136]

Неравномерное обтекание аппарата электролитами, резкое изменение скорости их движения, появление тупиков и застойных зон (пп. 5, б, 7, 8) приводят, кроме нежелательных последствий, описанных выше (разрушение пассивирующих слоев, кавитация), также к появлению концентрационных элементов. Дело в том, что для многих электролитов (H2SO4, HNO3 и др.) наблюдается сильная зависимость электродного потенциала и скорости коррозии металла от концентрации электролита и скорости его движения. При некоторых концентрациях кислоты металл находится в пассивном состоянии, при других же он активно растворяется. Поэтому при неравномерном обтекании, наличии застойных зон появляются возможности изменения потенциала металла в отдельных зонах, что способствует электрохимическому дифференцированию поверхности, т. е. появлению участков с различным значением электродного потенциала. В таких условиях начинают функционировать концентрационные элементы. Анодный процесс может при этом сконцентрироваться в зависимости от природы кислоты и металла как на участке с низкой, так и с высокой концентрацией кислоты. Предсказать это может специалист, хорошо знакомый с закономерностями работы подобных элементов. [c.435]

Под явлением кавитации, относящимся к жидкости, понимается образование в ней полостей (разрывов) с последующим их захло-пыв кием. Кавитация вообще может возникать при любом локальном разрежении в жидкостях в гидродинамическом потоке, при обтекании твердых тел, в кильватерной струе и т. д В акустической волче, создающей периодические разрежения, кавитация наблюдается при достаточной интенсивности волны, реализуемой в ультразвуковом диапазоне частот. Поэтому она относится к специфике ультразвука и называется ультразвуковой кавитацией. Поскольку при кавитации нарушается сплошность среды, то это явление также следует отнести к иелинейны м эффектам [c.123]

Теория Кирхгофа применима также для высокоскоростных потоков, в которых происходит кавитация. Например, при обтекании тела, выстреливаемого в воду, предположоние Кирхгофа справедливо, поскольку поверхность разрыва не разрушается. При малых скоростях потока поверхность разрыва разрушается вблизи пластины и становится короче с увеличением числа Рейнольдса начиная от Ие = 1600 (фиг. 10). [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...