Пульсации кавитационной полости

Изменение скорости фронта ударной волны за это время (12 мксек) происходит с 2000 до 1500 м сек, а изменение скорости фронта запаздывающего кавитационного потока с 4000 до 110 м сек. При этом следует иметь в виду, что направление скорости фронта запаздывающего потока может изменяться на обратное, когда вследствие инерционности потока давление внутри кавитационной полости становится ниже атмосферного. Таким образом, инерционность потока жидкости приводит к пульсации кавитационной полости. Период этой пульсации измеряется величинами порядка 10 м/сек. Это важное для процесса штампования обстоятельство, так как если не принять специальных мер, то при давлении, незначительно превышающем давление, необходимое для формования детали, на последней могут получиться вмятины из-за действия описанной пульсации давления в кавитационной полости. [c.273]

ПУЛЬСАЦИИ КАВИТАЦИОННЫХ ПОЛОСТЕЙ [c.129]

Глава 1. Основные уравнения пульсаций кавитационной полости..............132 [c.130]

Глава 2. Исследование пульсаций кавитационных полостей................138 [c.130]

Экспериментальное исследование пульсаций кавитационных полостей. .........................................................150 [c.130]

Глава 3. Связь пульсаций кавитационных полостей с излучением ударных волн [c.130]

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ КАВИТАЦИОННОЙ ПОЛОСТИ [c.132]

Это уравнение описывает пульсации кавитационной полости при давлении на бесконечности Роо и давлении на поверхности полости Р (/ ). Как давление Роо так и давление P(R) могут изменяться по различным за-конам, что приводит к необходимости рассмотреть различные случаи поведения кавитационных полостей. [c.133]

В таком виде уравнение пульсаций кавитационной полости с учетом в первом приближении сжимаемости жидкости было получено Херрингом [15]. Подставляя в (24) значения Р о и Р В) из (13) и (14), получим уравнение, описывающее пульсации кавитационного газового пузырька в поле ультразвуковой волны [c.135]

Учет сжимаемости жидкости при пульсациях кавитационной полости с произвольными скоростями и возможен при использовании метода, предложенного Кирквудом и Бете [16]. Эти авторы предположили, что в случае сферических волн конечной амплитуды величина гц> распространяется со скоростью [c.136]

Рассмотрим пульсации кавитационной полости радиуса Д. Подставляя (30) в (31), получим [c.137]

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ КАВИТАЦИОННЫХ ПОЛОСТЕЙ [c.138]

Общий анализ уравнений, описывающих пульсации кавитационных полостей, затрудняется тем, что эти уравнения не решаются в общем виде можно получить только их численные решения для конкретных частных случаев, характеризуемых определенными значениями частоты и амплитуды ультразвукового поля, а также величиной начального размера пузырька. Поэтому представляет интерес выполненное ниже преобразование уравнений, позволяющее обобщить численные решения для различных частот ультразвукового поля. [c.138]

Рис. 3. Пульсации кавитационной полости на частоте 500 кгц. при Ro = 10 см

Экспериментальное исследование пульсаций кавитационных полостей [c.150]

Рис. 19. Давление в жидкости при пульсациях кавитационной полости

Полученные в настоящей работе результаты позволяют заключить, что уравнения пульсаций кавитационных полостей (несмотря на ограничения и допущение, которые принимались при их выводе) достаточно хорошо описывают поведение реальных полостей. Особенно значителен тот факт, что эти уравнения можно применять при анализе пульсаций полостей, находящихся в кавитационной области как оказалось, в этом случае воздействие соседних полостей на пульсации настолько незначительно, что им можно пренебречь. Применение теории Кирквуда — Бете в изложенной выше форме позволяет рассчитывать не только формирование, но и диссипацию ударных волн, возникающих при захлопывании кавитационных полостей. Существовавшие до этого другие формы применения] теории Кирквуда — Бете (например, в работе [43]) оказались менее эффективными. [c.165]

Газосодержание. Пульсации кавитационных полостей могут способствовать диффузии растворенного газа из жидкости в полость при расширении пузырька и из полости в жидкость при его сжатии. В стадии расширения размеры пузырька увеличиваются, а площадь его поверхности растет пропорционально В . В стадии сжатия размеры пузырька и площадь соприкосновения с жидкостью уменьшаются. Следовательно, в фазе расширения условия для диффузии газа из жидкости в пузырек более благоприятны и наблюдается так называемая выпрямленная диффузия, т. е. увеличение содержащегося в пульсирующем пузырьке газа На скорость диффузии, а следовательно, и на содержание газа в пузырьке существенно влияет коэффициент растворимости газа р. Чем выше р, тем быстрее газ диффундирует из жидкости в пузырек, в результате чего снижается эффективность кавитационного разрушения твердых тел [501. [c.195]

Структура решений уравнений пульсаций кавитационной полости 141 Структурная устойчивость 141 [c.685]

Пульсация кавитационной полости 173, — — — — — — положения тела 611 [c.687]

Это уравнение описывает пульсации сферической кавитационной полости при давлении на ее стенки Р (Я) и давлении вдали от полости Р (оо). Кавитационную полость мы будем считать заполненной газом с парциальным давлением Р и паром, давление которого будем по-прежнему считать неизменным, полагая, что конденсация и испарение успевают следовать за изменением объема полости. Давление газа в общем случае будем считать изменяющимся по политропическому закон V Р = Р (Яо/Я)"" со значением 1 я Ср/Су. Начальное равновесное давление газа Р о в стабильном пузырьке радиусом Ро есть Р,о = Ро — Р + 2а/Ро, где Ро — гидростатическое давление. Таким образом, [c.135]

Динамика кавитационных пузырьков. Возникшие в звуковом поле кавитационные полости интенсивно пульсируют. Пульсации полостей могут сопровождаться сильным искажением сферич. формы и даже дроблением пузырьков пульсируя, пузырьки перемещаются поступательно и иногда сливаются друг с другом. Тем не менее многие важные проявления К. могут быть объяснены на основе простейшей модели одиночного сферического пузырька. [c.158]

Рассмотрим одиночную кавитационную полость радиуса В, где В = В (1), совершающую пульсации в идеальной несжимаемой жидкости. Тогда для давления р и скорости и в жидкости в точке пространства г, где г В, в момент времени справедливы уравнение движения [c.132]

Большой практический интерес представляет исследование влияния на захлопывание кавитационных полостей величины их начальных равновесных размеров. В таблице представлены результаты, полученные на основании численных решений уравнения Кирквуда — Бете для случая пульсации при одной и той же амплитуде давления ультразвукового поля Рщ = 10 атж, частота 500 кгг/) кавитационных пузырьков трех начальных равновесных радиусов равных 10" , 5-10 и 10 см. [c.156]

Звуковое давление. Влияние Ра на пульсации кавитационных пузырьков исследовалось в работе [46]. Повышение Ра двояко влияет на динамику кавитационной полости — с одной стороны затягивается фаза расширения пузырька и увеличиваются значения и (рост [c.187]

Фаза первого и второго расширения полости характеризуется образованием мелких кавитационных пузырьков. Сравнение результатов скоростных съемок пульсаций с данными теории движения газовой полости показало удовлетворительное их совпадение расчеты, выполненные на основе этой теории, показывают, что [c.284]

На рис. 5 кривой 1 показана величина Рк, соответствующая порогу возникновения кавитации в воде на зародыше радиуса Во, вычисленная по выражению (6). Решение уравнения (7) дает кривую, практически (с точностью до ошибок построения) совпадающую с зависимостью, полученной из выражения (6). Сплошная часть кривой 1 соответствует радиусу полостей до 10" см. Такие малые размеры пузырьков затрудняют на первый взгляд теоретическое их рассмотрение. Применение макроскопических термодинамических параметров для описания системы из нескольких тысяч молекул может показаться мало обоснованным. Однако успешное развитие теории инициирования для пузырьковых камер показывает, что такое описание применимо даже для еще меньших систем [17]. Поэтому неудивительно, что расчет, произведенный для полостей радиуса меньше см, вплоть до межмолекулярного размера (пунктирная часть кривой 1), приводит приблизительно к предельной величине прочности, полученной из кинетической теории жидкости (см. 1). Кривая 1 не учитывает влияния частоты звука на порог возникновения кавитации, хотя такое влияние имеет место. Прежде всего из дифференциальных уравнений, описывающих поведение кавитационного пузырька во времени, например, [25], или других, приведенных в IV части, гл. 1, следует, что на изменение радиуса кавитационного пузырька оказывает влияние кинетическая энергия присоединенной массы жидкости. В указанных дифференциальных уравнениях эта энергия учитывается инерционными членами. Кривая 2 показывает зависимость Рк от Во с учетом присоединенной массы воды, влияющей на пульсацию пузырька. Эта кривая проведена через точки, соответствующие среднему звуковому давлению частоты 500 кгц и вызывающему возникновению кавитации на пузырьках различного радиуса. Часть этих точек (до В < 10 см) получена на основании численных [c.176]

Описание пульсаций кавитационных полостей даже в том случае, когда выполняются все указанные упрош,ения и ограничения, приводит к сложным нелинейным дифференциальным уравнениям, которые не решаются в общем виде. На основании анализа численных решений таких уравнений мы дадим здесь некоторые закономерности пульсаций кавитаццонных пузырьков в ультразвуковом поле, а также получим эмпирические формулы, позволяющие оценивать скорость и время захлопывания кавитационных пузырьков. Решение уравнений сопоставляется с соответствующими экспериментально определенными пульсациями реальных кавитационных пузырьков. Кроме того, рассматривается связь пульсаций кавитационных пузырьков с излучением кавитационного шума и ударных волн. [c.132]

О методах количественной оценки скорости акустических потоков и уровня радиационного давления для случая некавитирующей жидкости подробно сказано в частях П и III второй книги настоящей монографии. Пульсации кавитационных полостей приводят к возникновению дополнительных потоков как в объеме жидкости, так и на границе жидкость— твердое тело, а также к изменению уровня радиационного давления. Это особенно важно учитывать при ультразвуковой очистке в режиме интенсивной кавитации и нри наличии в жидкости мельчайших абразивных частиц, например в случае удаления заусенцев в звуковом поле (об этом будет сказано в гл. 3). [c.180]

При попытке воспользоваться этими решениями для объяснения кавитационной эрозии возникает противоречие между предпосылками теории и реальными условиями эксперимента. Действительно, в теории используется решение, полученное для одиночного пузырька в безграничной жидкости. Если из полученных решений оценить давления, возникающие в жидкости при захлопывании пузырька [26], то получается, что эти давления порядка 10 Па на расстоянии г=2Я и быстро падают при увеличении г. Таким образом, чтобы пузырек при захлопывании был способен разрушить конструкционные материалы, он должен находиться на расстоянии, меньшем 2Я, что конечно, противоречит условию безграничной жидкости, при котором строилась теория пульсаций пузырьков. Объяснение кавитационной эрозии должно опираться на решение уравнений динамики кавитационных полостей, которое получено при условии, что коллапсирующий пузырек расположен вблизи твердой стенки. [c.152]

Многочисленные эксперименты, используюш,ие высокоскоростную микрокиносъемку [3—6], показывают, что кавитационные полости при расширении их в поле ультразвуковой волны сохраняют четко выраженную сферическую форму. Возможно, что в конечной стадии захлопывания происходит искажение сферической формы кавитационных полостей, более того, возможно, что кавитационная полость при этом иногда дробится на более мелкие части на это впервые указал М. Корнфельд [7]. Но, поскольку основную часть времени суш ествов9НИя в поле ультразвуковой волны кавитационные полости сохраняют сферическую форму, будем считать, что они совершают только пульсации нулевого порядка. Такие полости в дальнейшем будем называть кавитационными пузырьками. [c.131]

Уравнение пульсаций кавитационного пузырька с учетом сжимаемости и вязкости жидкости получено Херрингом и Флинном [47]. При уменьшении величины начального радиуса Рп максимальное давление захлопнувшейся кавитационной полости существенно возрастает. Например, при f=500 кГц и Ро=20 кгс/см уменьшение Ро с 10 до 10 см приводит к росту Ртах ОТ 7,4-10 ДО 2,8-10 кгс/см2. Амплитуда ударных БОЛИ Зслйка вблизи кавигирующсн полос и, и различные эф- [c.25]

Механизм разрушения пленки был следующим газовые пузырьки, находившиеся в толще пленки, пульсируя в звуковом поле и перемещаясь под действием акустических течений, увлекали за собой часть окружающего вещества (жира). В результате перемещения массы пленки она разрывалась. Одновременно шел и другой процесс — кавитационные пузырьки распыляли мельчайшие капли воды на поверхности жировой пленки, обволакивающей газовый пузырек. Поскольку пульсирующий пузырек есть своеобразный источник ультразвуковых колебаний, то капельки жидкости с его поверхности могут отбрасываться и дробиться наблюдается явление, напоминающее распыление тонкого слоя жидкости на поверхности излучателя [37]. Следовательно, газовые полости играют двойную роль — притягивают капли жира за счет микронотоков, а затем дробят и разбрасывают попавшие па их поверхность капли, образуя тонкодисперсные эмульсии. При колебаниях пленки, состоящей из мелких капелек воды и жира, а также мельчайших газовых пузырьков, последние постепенно вытесняются к границе эмульсия—рабочая среда—пластинка. Вблизи поверхности капли газовые полости при пульсациях создают особо интенсивные фонтанчики брызг, что способствует образованию эмульсии жира в воде. По мере проникновения водяных капель в толщу жира существенно изменяются физико-механические свойства жировой пленки и уменьшается прочность ее сцепления с поверхностью, что облегчает ее удаление. В этом случае разрушение пленки загрязнений начинается в поверхностном слое, и чем толще слой жира, тем труднее удаляется илепка, так как легко деформируемые нижние слои жира играют роль демпфера, препятствующего разрушению пленки кавитационными пузырьками. Очевидно, что и при очень тонкой жировой пленке ее удаление с поверхности будет затруднено, так как из-за малого количества оставшихся загрязнений отсутствуют условия для образования капелек жира. [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...