Кавитационные автоколебания

Кавитационные автоколебания в насосах. До сих пор кавитация в насосах рассматривалась в качестве явления, приводящего к существенному снижению значений собственных частот колебаний жидкости в [c.61]

Частоты кавитационных автоколебаний обычно лежат в диапазоне от нескольких единиц до нескольких десятков герц. Поскольку значения этих частот в ряде случаев лежат в том же диапазоне, что и собственные частоты колебаний корпуса ракеты, изучение зтого явления тесно примыкает к задачам продольной устойчивости (хотя и не совпадает с ними). [c.61]

Для описания основных свойств кавитационных автоколебаний Воспользуемся экспериментальной работой [65]. [c.61]

Рис. 1.21. Схема установки для исследования кавитационных автоколебаний

На рис. 1.23 в координатах частота вращения вала — входное давление нанесены границы устойчивой работы насоса при Q= = 12,6 л/с. Черными кружками отмечены режимы работы насоса, сопровождавшиеся автоколебаниями, светлыми — устойчивые режимы, а частично заштрихованными — режимы, сопровождавшиеся периодическим возникновением автоколебаний (переходная область). Из рис. 1.22 и 1.23 видно, что автоколебания не возникают в области режимов как с высокими (большие значения входных давлений и малые значения частоты вращения вала ), так и с малыми кавитационными запасами. Оптимальные условия для возбуждения кавитационных автоколебаний складываются, таким образом, при некоторых средних значениях кавитационных запасов. На рис. 1.24 в качестве примера представлена серия осциллограмм входного (р) и выходного (р2) давления насоса при п= [c.62]

Достаточно полная теория кавитационных автоколебаний в настоящее время отсутствует. Существует, однако, несколько в большей или меньшей степени разработанных моделей явления, объясняющих потерю устойчивости в системе. Каждая из этих моделей, как правило, существенным образом использует конкретные представления о характере кавитационных течений в насосе (струйное кавитационное течение, наличие двух кавитационных каверн и т. п.). [c.67]

Поскольку различным конструктивным и режимным параметрам насосов соответствуют различные формы кавитационных течений, а кавитационные автоколебания проявляются в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров, то большинство предложенных моделей не носит альтернативного характера в зависимости от конкретных условий ведущим может стать тот или иной механизм . [c.67]

Как уже отмечалось, экспериментальные данные показывают, что коэффициенты усиления насосов в режимах кавитационных автоколебаний могут существенно превосходить их значения, определенные по статическим характеристикам. Ниже приводится качественное объяснение этой особенности явления [58, 60]. [c.74]

Взаимодействие кавитационных автоколебаний с упругим корпусом ракеты. Кавитационные автоколебания насоса, работающего в составе ЖРД, приводят к колебаниям силы тяги. Если частота колебаний тяги двигателя совпадет в некоторый момент времени полета с собственной частотой продольных колебаний корпуса ракеты, то возникнет явление резонанса. Последний, в свою очередь, может привести к появлению недопустимо больших колебаний осевой перегрузки. В тех случаях, когда уровень кавитационных автоколебаний при отсутствии резонанса мал, внешне картина явления будет походить на потерю продольной устойчивости продольные колебания корпуса будут наблюдаться на ограниченном отрезке времени полета в районе совпадения собственных частот колебаний корпуса с частотой кавитационных автоколебаний. Следует, однако, четко различать эти внешне весьма сходные явления, поскольку они требуют различных методов стабилизации. При потере продольной устойчивости наиболее эффективным методом ее подавления, как уже отмечалось, является установка демпфера, а при резонансе кавитационных автоколебаний с корпусом — мероприятия по изменению конструктивных параметров насоса. Более того, установка демпфера, приводящая к уменьшению эффективной длины магистрали до насоса, может Б некоторых случаях приводить к возрастанию амплитуд кавитационных автоколебаний [77] и тем самым усугубить нежелательные 5 вления. [c.75]

Возможность возникновения резонансных явлений обусловливает жесткие требования к устойчивости насосов по отношению к кавитационным колебаниям даже в тех случаях, когда в условиях стендовых испытаний ЖРД они не отражаются на его работоспособности. Поскольку условия возникновения кавитационных автоколебаний в сильной мере зависят от динамических свойств питающих трубопроводов (в особенности от гидравлического сопротивления и инерции столба жидкости), проверка устойчивости насосов должна осуществляться с соблюдением динамического подобия стендовых и натурных магистралей [16]. [c.75]

Из этого и предыдущего разделов следует, что как потеря ус. тойчивости системы регулирования двигателя, так и кавитационные автоколебания в насосах могут при определенных условиях при. водить к имитации потери продольной устойчивости в полете. В обоих случаях возможность резонансных явлений в полете может быть предсказана на основе анализа результатов стендовых испытаний двигателя. Резонансные колебания в полете следует ожидать всякий раз, когда стендовые испытания двигателя сопровождаются хотя бы малым уровнем автоколебаний с частотой, лежащей в том же диапазоне, что и собственная частота продольных колебаний корпуса. [c.76]

Из приведенного описания свойств кавитационных автоколебаний следует, что для того чтобы выяснить причину низкочастотных колебаний двигателя на стенде, достаточно в процессе испытания плавно изменять давление на входе в насос. Если изменение входного давления не приводит к изменению частоты колебаний, то причина колебаний не связана с кавитацией и ее следует искать в системе регулирования. [c.76]

При умеренном уровне амплитуд продольных автоколебаний характер изменения давления на входе в насос близок к гармоническому закону при больших значениях амплитуд, однако, форма колебаний существенно отличается от гармонической и они приобретают вид периодически повторяющихся гидроударов, разделенных промежутками, в течение которых давление примерно постоянно [83]. Подобные колебания ниже будут называться разрывными кавитационными колебаниями [64]. Разрывные кавитационные колебания наблюдаются также при больших амплитудах кавитационных автоколебаний в насосах [63] и при особых видах вынужденных колебаний жидкости в трубопроводах [56, 54, 66]. На рис. 1.50 приведена осциллограмма разрывных кавитационных колебаний на входе в насос окислителя двигателя второй ступени ракеты Сатурн-5 , возникших в результате потери продольной устойчивости во время пуска AS-508 [83] колебания аналогичного вида наблюдались при испытаниях ракеты Титан-2 [80]. [c.138]

В книге изложены результаты исследования кавитационных автоколебаний и автоколебаний в гидравлических системах с шнеко-центробежным насосом, работающих в режиме частичной или развитой навигации. [c.207]

Даны динамические характеристики и переходные процессы, показано развитие кавитационных автоколебаний на режимах дросселирования. [c.208]

В большинстве случаев амплитуда этих колебаний постоянна, т. е. приходится иметь дело с кавитационными автоколебаниями. Характерной особенностью кавитационных автоколебаний является зависимость параметров предельного цикла от давления на входе в насос и режима его работы. Кавитационные автоколебания затрудняют, а иногда делают невозможным нормальное функционирование насосной системы. Но вместе с тем, испытания насосов специально в режиме развитых кавитационных автоколебаний позволяют получить ценную информацию о зависимости напоров осевого шнекового преднасоса и насоса в целом от объема кавитационной полости. Последний, в свою очередь, зависит от давления и расхода на входе в насос. Указанные зависимости, характеризующие работу насоса в кавитационных условиях, оказываются весьма полезными, особенно при исследовании динамических характеристик и переходных процессов системы, не говоря уже об автоколебательных режимах. [c.3]

Из анализа представленных результатов следует, что, как указывалось выше, параметры В1 и В2 отрицательны. Наличие отрицательного сопротивления и упругости играет важную роль в механизме самовозбуждения кавитационных автоколебаний и послужило основой для разработки квазистационарной струйной модели кавитационных колебаний (см. гл. 2 и 3) и других гидродинамических моделей (см. гл. 5, 6, 7, 10). [c.25]

В процессе изучения кавитационных автоколебаний различными авторами был предложен ряд математических моделей этого сложного и своеобразного явления. Перейдем к изложению этих моделей. [c.38]

При дальнейшем изучении кавитационных автоколебаний в системе высокооборотный шнеко-центробежный насос — трубопро воды был предложен ряд новых механизмов обратной связи, объясняющих самовозбуждение колебаний, и разработаны, в той или иной степени, соответствующие теоретические модели. [c.57]

Механизм положительной обратной связи в струйной модели кавитационных автоколебаний был установлен в 1965—1966 гг. В. В. Пилипенко и опубликован в работе [77]. В этой же работе предложена модель кавитационной каверны, схема замыкания которой в турбулентном следе основана на использовании экспериментального значения длины кавитационной каверны перед кавитационным срывом. [c.66]

В то же время уточнение модели каверны не улучшило согласование расчетных и экспериментальных значений диапазона сун е-ствования кавитационных автоколебаний по входному давлению (см. рис. 3.1). Согласование расчетных и экспериментальных границ области устойчивости системы шнеко-центробежный насос— трубопроводы по отношению к кавитационным колебаниям является весьма сложной задачей, решение которой оказалось возможным только после определения интегральных характеристик неустановившегося кавитационного обтекания решетки плоских пластин на режимах частичной кавитации (см. гл. 7). [c.79]

На рис. 3.13, 3.14 представлены результаты расчетов (по уравнению (3.16) границ областей устойчивости системы в плоскости параметров В2—-61, штриховые линии показывают траекторию перемещения рабочей точки при изменении входного давления для различных значений коэффициента режима и частоты вращения вала насоса. С увеличением коэффициента режима д (с уменьшением угла атаки) устойчивость системы повышается уменьшается диапазон существования кавитационных автоколебаний по входному давлению. С уменьшением частоты вращения вала насоса устойчивость также повышается. [c.85]

Экспериментальные исследования влияния параметров и /1 на устойчивость системы подтвердили этот вывод. Изменение этих параметров достигалось путем установки в питающую магистраль ресивера на различных расстояниях от входа в насос. Объем газовой подушки ресивера выбирался из условия обеспечения постоянного давления в питающем трубопроводе в месте установки ресивера. В этом случае трубопровод от основного бака до ресивера не оказывает влияния на устойчивость системы, а установка ресивера на небольших расстояниях от входа в насос обеспечивает самовозбуждение кавитационных колебаний в широком диапазоне изменения входного давления. Опытные данные по частотам кавитационных автоколебаний можно использовать для определения упругости кавитационных каверн. [c.100]

Однако, в этом случае возникает определенное затруднение частота кавитационных автоколебаний соответствует нелинейной системе, а формула для частоты колебаний (3.7) получена для линейной системы. Возникает вопрос, какое влияние нелинейные эффекты могут оказать на частоту автоколебаний. Естественно, что это влияние будет тем меньше, чем ближе система находится к границе области устойчивости. В этом случае форма колебаний близка к гармонической и, возможно, что нелинейные эффекты не будут оказывать существенного влияния на частоту колебаний, т. е. не будет наблюдаться заметного расхождения частот, соответствующих границе области устойчивости, и частот автоколебаний. [c.100]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАВИТАЦИОННЫХ АВТОКОЛЕБАНИЙ [c.101]

Для выяснения влияния режимных и основных конструктивных параметров шнека на возникновение и параметры кавитационных автоколебаний проводились испытания насосов № 1 и № 2 с различными шнеками, которые отличались углами установки лопасти, значениями наружного диаметра шнека и числом заходов шнека. Ниже приводятся результаты этих испытаний. [c.102]

Влияние режимных параметров на частоту кавитационных автоколебаний [c.102]

Рис. 4.3. Экспериментальная зависимость частоты кавитационных автоколебаний от давления на входе в насос и режима работы (параметр д) для насоса

Важно установить зависимость давления на входе в насос (числа кавитации), при котором наблюдается резкое изменение частоты кавитационных автоколебаний, обусловленное существенным изменением податливости кавитационных каверн, от коэффициента режима д. [c.105]

Рис, 4.9, Экспериментальная зависимость частоты кавитационных автоколебаний от давления ка входе в насос и режима (расхода Q) для насоса № 1 с углом установки лопасти шнека р = 5° 10 (сплошные линии) и 6° 52 (штриховые линии) [c.107]

Рис. 4.11. Экспериментальные зависимости частоты кавитационных автоколебаний от давления на входе в насос и режима работы (расхода Q) для насоса М 1 с наружным диаметром шнека — 0,12 м (сплошные линии) и Оц 0,11 м

Исследованию кавитационных автоколебаний в насосах в по-следние годы уделялось значительное внимание, им посвящено довольно много работ [12, 42, 57, 58, 59, 60, 65, 73, 90, 106, 108], среди которых есть сборник статей [30, 31] и монография [77]. [c.61]

Важной особенностью кавитационных автоколебаний является зависимость их частоты от режимных параметров насоса. На рис. 1.26 представлена зависимость частоты автоколебаний от входного давления и частоты вращения. Из рисунка видно, что повышение кавитационных запасов (рост входного давления и уменьшение частоты вращения вала) приводит, как и следовало ожидать, к росту частоты автоколебаний. Обращает на себя внимание практически линейная в широко.м диапазоне частот зависимость частоты автоколебаний от уровня входного давления. Подобный вид за-Ьисимости весьма характерен для кавитационных колебаний. В ка- [c.65]

Задонцев В. А., Пилипенко В. В. Характерные особенности развития кавитационных автоколебаний в системе шнеко-центробежный насос — трубопроводы . — В сб. Космические исследования на Украине . Киев, Наукова думка , вып. 8, 1976, с. o5—60. [c.201]

Натанзон М. С. Разрывные кавитационные автоколебания з насосах. — В сб. Кавитационные колебания в насосных системах, ч. 2. Киев, Наукова думка , 1976, с. 3—12. [c.202]

Пилипенко В. В. Простейшая теоретическая модель кавитационных автоколебаний в системе высокооборотный шнеко-центробежный насос — трубо-тфовод . — Космические исследования на Украине . Киев, Наукова думка , [c.203]

В работе [77 ] основное внимание уделено выяснению механизма самовозбуждения кавитационных автоколебаний в системе шнеко-центробежный насос—трубопроводы и выбору схемы замыкания кавитационной канерны в турбулентном следе. Основные результаты этой работы изложены ниже. [c.74]

Из сопоставления расчетных (кривая /) и экспериментальных (кривая 3) зависимостей частот колебаний (см. рис. 3.3) следует, что наблюдается только качестгенное согласование результатов, расчетные значения частот колебаний в 2ч-3 раза превышают экспериментальные. При испытаниях кавитационные автоколебания наблюдались в диапазоне изменения входного давления от 0,1 до 0,3 МПа. Согласно теоретической границе области устойчивости кавитационные автоколебания должны наблюдаться в диапазоне по р1 от 0,1 до 1,25 МПа (рис. 3.1, кривая 2). Столь суш,ествен-ное расхождение теоретических и экспериментальных результатов характерно не только для рассмотренного примера. Для различных шнеко-центробежных насосов эти расхождения носят систематический характер и указывают на необходимость дальнейшего совершенствования теоретической модели. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...