Кавитационная область

Кавитационная область заканчивается скачком давления, который сравнивают со скачком уплотнения газа при сверхзвуковом истечении [18-20]. [c.145]

Принцип действия данной модификации аппарата сводится к следующему. Высоконапорная среда разгоняется в конфузоре, достигая в сечении К-К скорости, при которой происходит кавитация. Кавитационная область распространяется вдоль по камере смещения. При этом расход высоконапорной жидкости через кольцевую щель определяется из выражения [c.232]

При достаточно большом h движение жидкости в сифоне следует представлять себе по схеме на рис. 5-6, а наибольший объем кавитационных паровоздушных областей (с давлением паров р ) имеет место в сечении п — п. По мере движения жидкости от сечения п — п к выходу эти кавитационные области, увлекаемые потоком, закрываются и постепенно исчезают. [c.223]

Ее размеры и интенсивность кавитации определяются полным количеством входящей в нее ультразвуковой энергии, а точная фазировка пучков, поступающих от различных участков излучения, не имеет существенного значения. Вопрос об образовании кавитационной области будет рассмотрен в гл. 4. [c.187]

Помимо дополнительного затухания ультразвука кавитация приводит еще к разрыхлению жидкости, в результате чего изменяются ее плотность, сжимаемость и, следовательно, волновое сопротивление. Чтобы количественно описать эти изменения, выберем в кавитационной области такой объем У( линейные размеры которого малы по сравнению с длиной ультразвуковой волны, так что акустическое давление в нем можно считать постоянным и синфазным, и в то же время достаточно велики по сравнению с размером кавитационных пузырьков. Иначе говоря, размеры последних должны быть много меньше длины ультразвуковой волны, что обычно выполняется на тех сравнительно низких частотах, при которых [c.139]

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]

Предположим, например, что натурным объектом является большой горизонтальный осевой насос с диаметром ротора 3,66 м, средняя скорость которого в критической кавитационной области составляет 12,2 м/с. Насос установлен таким образом, что на уровне оси вала число кавитации имеет минимальное значение К = 0,8. За один оборот вала давление на концах лопа- [c.302]

В работе [60а] использована модификация метода 5-коэффициента для экстраполяции измеренных кавитационных характеристик насоса на другие жидкости, температуры и скорости вращения. Она основана на подобии отношения объемов пара и жидкости в кавитационной области, которое было получено эмпирически при исследовании кавитации в соплах Вентури [24а, 48Ь]. Этот метод был применен также к входным устройствам насосов [48а, 60а], а также к центробежным насосам [60а]. [c.311]

Хд — расстояние от передней кромки до начала кавитационной области [c.328]

Фиг. 9.14. Звездообразная конфигурация кавитационной области на поверхности образца, испытываемого в воде (частота 10 кГц, удвоенная амплитуда колебаний 38,1 мкм) на вибрационной установке Мичиганского университета [52].

Одной из наиболее важных особенностей исследований кавитации является определение связи размеров и типа областей кавитации с соответствующими изменениями характеристик оборудования. Единственным удовлетворительным способом определения размеров и типа кавитационной области является непосредственное фотографическое наблюдение. Такие наблюдения трудно или невозможно проводить в натурных опытах, если они не предусмотрены при изготовлении агрегата. [c.545]

При данной степени стационарной кавитации основной источник излучения звука находится в зоне схлопывания в конце кавитационной области. [c.601]

I. Критические кавитационные области [c.605]

Сложный характер кавитационных областей [c.605]

В предыдущих главах были рассмотрены различные проявления кавитации, происходящей при относительно простых условиях течения. Обычно рассматривалась одиночная кавитационная область, и течение предполагалось относительно установившимся. Предполагалось также, что в потоке развивается только один тип кавитации. Однако такие типы гидравлического оборудования как насосы, турбины или клапаны, обычно имеют сложные проточные каналы, в которых кавитация может возникнуть в нескольких областях неодновременно в зависимости от рабочих условий на установке в целом. Поэтому, чтобы проанализировать различные воздействия кавитации на такое оборудование, сначала необходимо выявить критические кавитационные области, затем определить тип кавитации, наиболее соответствующий каждой из этих областей и, наконец, оценить воздействие на каждую критическую область изменения общих условий работы. [c.605]

Обычно скорости потока в гидротехнических сооружениях ниже, чем в гидравлических машинах, а поперечные сечения проточных каналов соответственно больше. В силу этого гравитационные силы могут производить существенные изменения как в форме кавитационной области, так и в механизме заполнения каверны обратной струей. [c.613]

Влияние низкой скорости в совокупности с большими размерами схематически показано на фиг. 11.3, а, где представлена кавитационная область, образовавшаяся на профилированной вертикальной направляющей поверхности (стойке). Как видно из схемы, длина каверны будет увеличиваться с расстоянием, отсчитываемым от основания стойки, так как давление будет уменьшаться на величину гидростатического давления. Однако эта разница будет меньше с уменьшением расстояния от основания стойки или с увеличением скорости, как показано на фиг. 11.3,6. [c.613]

Возвратные течения в обоих случаях будут свободно падающими потоками. За время перемещения от конца каверны к ее началу струя в высокоскоростном потоке будет опускаться значительно меньше, чем струя в низкоскоростном потоке, которая падает почти до нижней границы каверны. Таким образом, случай движения с большой скоростью может быть практически двухмерным, когда все элементы кавитирующего потока проходят одинаковый путь независимо от их относительного отклонения. При движении с малой скоростью поток становится трехмерным. Из-за этой трехмерности существенно изменяется характер удаления возвратного течения из кавитационной области. Этот поток не только движется к нижней границе каверны, но достигает ее с ощутимой вертикальной составляющей скорости. Так как он обычно заполняет не все поперечное сечение каверны, вертикальное течение взаимодействует с основным [c.613]

В предыдущих разделах рассматривались критические кавитационные области и кавитационные характеристики некоторых типов гидравлического оборудования. Очевидно, невозможно рассмотреть все различные типы гидравлического оборудования, в которых может развиваться кавитация. Однако была сделана попытка подобрать примеры, охватывающие широкий интервал кавитационных условий, и объяснить эти условия с помощью достаточно общих понятий, чтобы эти объяснения оказались полезными для других типов оборудования, имеющего подобные характеристики течения. [c.617]

Кавитацию и ее проявления часто обнаруживают в таких инженерно-технических сооружениях, как затворы, водосливы, туннельные водосбросы и в других аналогичных случаях течений со свободной поверхностью. Следует также помнить, что кавитация не будет развиваться в жидкости при наличии положительных градиентов давления, так что, если кавитационная область отделена от свободной поверхности зоной повышенного давления, то самопроизвольное установление связи между ними исключено. С другой стороны, необходимо помнить, что развитие кавитационной области существенно изменяет форму направляющей поверхности и, следовательно, распределение давлений в потоке на некотором расстоянии во всех направлениях. [c.618]

В основном с влиянием поворотного направляющего аппарата на поток, входящий в колесо. При первом типе разрушения вся кавитационная область расположена в полости рабочего колеса. Такая локализация кавитационной области обусловлена влиянием гидродинамической тени от лопаток направляющего аппарата или других подобных причин, которые создают весьма неблагоприятный местный угол атаки. Разрушение, происходящее при такой кавитации, будет обнаружено только на одной стороне рабочих лопастей на некотором расстоянии от входной кромки. Оно обычно наиболее значительно вблизи пересечения с бандажом, где, как указывалось ранее, сопротивление кавитационному воздействию минимально. Однако довольно часто кавитационное разрушение обнаруживают на обеих сторонах лопастей и на самой входной кромке. Если входная кромка сохраняется в целости, то разрушение на обеих сторонах лопастей можно объяснить, предполагая, что оно происходит в разное время при различных условиях работы одна сторона разрушается при высокой нагрузке, а другая при низкой нагрузке. Если же входная кромка разрушена, то это определенно свидетельствует о том, что кавитация началась в некоторой точке выше по потоку от рабочего колеса и что входная кромка находится в зоне схлопывания. По крайней мере во всем нормальном диапазоне работы имеется мало причин ожидать кавитации на направляющих поверхностях лопаток направляющего аппарата, поскольку как давления, так и скорости потока могут поддерживаться в допустимых пределах. [c.630]

С дальнейшим уменьшением числа Q кавитационные пузырьки становятся крупнее и впереди кавитационной области начинается отрыв потока. При еще меньших значениях Q пузырьки сливаются в общую полость, которую и можно назвать каверной . На обычных фотографиях таких каверн (рис. 4, а) их поверхность выглядит ровной и матовой ввиду того, что за время экспозиции пузырьки успевают переместиться на расстояние, во много раз превышающее диаметр пузырька (например, на 2,5 мм за 0,02 сек). Скоростная фотосъемка >°) (с выдержкой порядка 10 сек) обнаруживает в этом случае пенистый турбулентный характер поверхности каверны (рис. 4,6). Течение в каверне обычно имеет резко выраженный градиент давления. При еще меньших числах кавитации (например, при Q = 0,10), особенно в случае обтекания хорошо отполированных препятствий с острыми краями в гидродинамических трубах с низкой турбулентностью и малым содержанием воздуха, поверхность каверны становится ровной, прозрачной, действительно стационарной поверхностью. [c.17]

В связи с зем что в любом поперечном сечении области кавитации статическое давление и массовый расход иосгоянны, согласно закону Бернулли, скорости течения двухфазной пузырьковой среды в произвольно взятом поперечном сечении кавитационной области также постоянны и равны скорости течения потока W в критическом сечении сопла. [c.146]

Однако в связи с тем что площадь/любого поперечного сечения в области кавитации, рас1фостраняющейся вдоль по расширенному диффузору, больше площади критического сечения сопла при постоянных скорости течения Н, статическом давлении Р,, и массовом расходе Р , объемный расход Q двухфазной среды в любом поперечном сечении области кавитации больше объемного расхода потока в критическом сечении сопла. Величина объемного расхода Q вдоль диффузора по течению кавитационной области возрастает за счет увеличения количества газовой фазы в двухфазном потоке, что подтверждается высокоскоростной киносъемкой [18, 19]. [c.146]

Если давление насыщенных паров Р в кавитационных пузырьках меньше давления P низконапорной среды, то под действием разности этих давлений происходит схлопывание - коллапс пузырьков и каверн кавитационной области. Под действием давления Р,. низконапорная среда занимает объем этих кавитационных пузырьков и каверн. Низконапорная среда, проникая из окружающего пространства в потенциальное ядро струи, состояпще из высоконапорной кавитирующей жидкости, образует вместе с последней турбулентный пограничный слой струйного течения. Таким образом, данное струйное течение состоит из потенциального ядра кавитирующей жидкости и турбулентного пограничного слоя, содержащего смесь низконапорной и высоконапорной сред. После полного замещения низконапорной средой паровой фазы в пузырьках и кавернах кавитационного потенциального ядра струйное течение, начиная от сечения 0-0 (см. рис. 5.1, б), приобретает структуру свободной турбулентной струи, параметры которой за сечением 0-0 рассчитываются по методу в гл. 4, а процесс эжекции низконапорной среды кавиз ирующей жидкость описывается следуюпщй системой уравнений, в которую входят уравнения [c.148]

Используя уравнения (5.1)-(5.14), рассчитываются основные параметры процесса кавитации в сопле Вентури, такие как скорость потока в критическом сечении сопла и в любой точке кавитационной области (Р, статическое давление в области кавитации 7 ,,, массовый расход через любое произвольное взятое сечение области кавитации, обьемный расход двухфазной среды, из которой состоит область кавигации, плотность двухфазной среды р в любом произвольно взятом сечении области кави тации, объемная концентрация газовой фазы, массовые расходы жидкой 7 и газовой С фаз, полное давление потока Р в произвольнее взятом сечении области кавитации, местная скорость звука а в любой точке области кавитации, длина 5 области кавитирующей жидкости. [c.149]

Из изложенного следует, что по разработанной модели можно рассчитать параметры термогазодинамических процессов, происходящих в кавитационной области [c.150]

При больших величинах (йвак)макс в районе сечения 2-2 получаем относительно большой объем кавитационных областей (заполненных парами воды с давлением р причем струя воды в сечении 2 — 2 разрывается, и получившийся разрыв заполняется насыщенными парами воды. [c.228]

С увеличением коэффициента расхода кавитационные области существенно изменяются по размерам и месту расположения. Так, например, при ср = 0,34 в рабочем колесе О кавитация возникает только на стороне разрежения вблизи выходной кромки ( йз), в то время как в колесе N3 сначала в виде 1, затем переходит при понижении в кв, и к и, наконец, при 2 = 0,110 кавитация на стороне разрежения вблизи входной кромки совсем исчезает (рис. 7-23). Падение общего напора при Ф=0,34 начиналось, когда 40% поверхности лопасти охватывалось кавитацией для рабочих колес N1 М и 607о для колес С и N3-, при ф= 0,367 падение напора наблюдалось, когда область кавитации охватывала 30% поверхности лопасти для рабочих колес N1, N3 и Л1 и около 60 7о для колеса О. [c.149]

Поскольку при истинной кавитации ж относительно небольших уровнях звука пузьцрьки, во всяком случае как правило, не достигают размеров резонансных, то даже при кавитации в ближнем ультразвуке (20— 40 кгц) максимальные размеры воздушных пузырьков в воде не превышают десятых долей миллиметра (см. рис. 60, стр. 262). При кавитации па частотах мегагерцевого диапазона максимальные размеры кавитирующих пузырьков еще меньше, 10 Ч-10 см. Имея в виду, что длительность единхгчного кавитационного акта порядка периода волны, а также то, что наряду с истинной кавитацией в среде может происходить дегазация и ряд других процессов, можно сказать, что исследование динамики кавитационного процесса представляет довольно большие экспериментальные трудности. В настоящее время, насколько нам известно, не существует экспериментальных методов, позволяющих наблюдать кавитацию единичного зародыша, однако наблюдение всей кавитационной области позволяет получить интересные сведения о динамике процесса. [c.277]

Относительное сопротивление материала обычно определялось по наклону приблизительно линейного участка кривой, обычно следующему за первым плохо воспроизводимым участком, для которого интенсивность разрушения гораздо меньше ( инкубационный период). Однако в настоящее время нет четкого представления о форме, которую должна иметь кривая уменьшения веса в зависимости от времени. Согласно имеющимся данным, она, по-видимому, может сильно изменяться в зависимости от многих факторов, таких, как сочетание жидкости, материала и температуры, частота, амплитуда, п ерохо-ватость поверхности образца, его форма и статическое давление в жидкости. Ясно также, что часть поверхности, подверженная воздействию схлопывающихся пузырьков, зависит (не совсем понятным образом) от тех же параметров, что и форма кавитационной области. Эта область часто имеет форму звезды с произвольным ЧИСЛОМ лучей (фнг. 9.14), однако она может быть и более симметричной (фиг. 9.15). В некоторых случаях остается неповрежденной внешняя область, а в других — централь- [c.458]

Гидротехническими сооружениями называются такие разнообразные гражданские инженерные сооружения, как плотины, водосливы, затворы, каналы и тоннели. Чаще всего эти сооружения создаются из кирпича или бетона, а поток жидкости в них обычно имеет свободную поверхность. Очевидно, материалы конструкции яе играют роли в анализе течения с целью определения положения и характеристик критических кавитационных областей, хотя и определяют шероховатость поверхности. Болл [1] рассматривал влияние чистоты обработки поверхности на кавитацию в высокоскоростных потоках и обнаружил, что вихри, срывающиеся с элементов шероховатости, могут являться очагами развития местной кавитации при отсутствии кавитации во всем потоке. Кенн [76] привел примеры разрушающего действия такой вихревой кавитации на бетон. Общий обзор проблем кавитации применительно к гражданским техническим сооружениям можно найти в работе Брауна [3], а применительно к гидротехническим сооружениям в работе Розанова [8а]. Туллис и Маршнер [14] опубликовали обзор по кавитации в клапанах. [c.612]

Наличие свободной поверхности несколько упрощает анализ течения, так как давление на этой поверхности представляет собой очень удобное граничное условие. Непосредственный контакт свободной поверхности с воздухом обеспечивает его беспрепятственное поступление в жидкость через границу раздела. Если канал ограничен свободной поверхностью и кавитационной областью, как, например, в случае образования полого вихря, то воздух будет поступать в кавитационную область и будет вызывать существенные изменения практически во всех проявлениях кавитации. Эти изменения будут, конечно, зависеть от количества воздуха, поступившего в кавитационную область. Однако уже его присутствия достаточно, чтобы поток перестал быть однокомпонентной двухфазной системой, так как содержит две компоненты в газовой фазе, одна из которых — неконденсируе-мая. Вследствие поступления воздуха в кавитационную область давление в каверне повышается, а число кавитации уменьшается. Окончательным результатом, очевидно, является увеличение размера кавитационной области. Наличие неконденсируемой составляющей газовой фазы в каверне изменяет механизм процесса заполнения каверны обратной струей. [c.612]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...