ИСКУССТВЕННАЯ КАВИТАЦИЯ

Рассматривается искусственная кавитация как метод физического исследования явления, а также как способ изменения гидродинамических характеристик различных тел. Приведены некоторые результаты экспериментальных исследований искусственных каверн, образованных на телах простых форм. [c.2]

Если в какую-либо разреженную область жидкости подавать воздух или иной газ, то возникает явление, называемое искусственной кавитацией (вентиляцией). Искусственную кавитацию можно создавать на телах различных форм на крыльях, телах враш,ения, гребных винтах. Вследствие образования искусственных каверн (воздушных полостей) изменяются поле давления на теле и гидродинамические силы, действующие на тело. Например, при вдувании воздуха на поверхности крыла изменяются его подъемная сила, момент, лобовое сопротивление. [c.9]

При развитой искусственной кавитации каверна имеет вид прозрачной пленки, которая в хвостовой части либо сворачивается в две вихревые трубки, либо заканчивается обратной струйкой жидкости. [c.9]

Приближенные формулы для определения параметров искусственной кавитации [c.220]

Тематику этих исследований, публикуемых в журналах прикладной физики, механики и математики, в общих чертах можно охарактеризовать следующим образом. Первая группа дисциплин объединяет химическую, топливную и пищевую промышленность, агротехнику, целлюлозно-бумажную промышленность, коллоидную химию и физику грунтов. Каждая из дисциплин рассматривает ряд вопросов, касающихся транспортеров, пневматических конвейеров, гетерогенных реакторов, распылительных сушилок, псевдоожижения, осаждения, уплотненных слоев, экстракции, абсорбции, испарения и вихревых уловителей. В группе дисциплин, включающих метеорологию, геофизику, электротехнику, сантехнику, гидравлику, фоторепродукцию и реологию, мы сталкиваемся с такими вопросами, как седиментация, пористость сред, перенос и рассеяние, выпадение радиоактивных осадков, контроль за загрязнением воздуха и воды, образование заряда на каплях и коалесценция, электростатическое осаждение и ксерография. В механике, ядерной и вакуумной технике, акустике и медицине исследуются процессы горения, кипения, распыления, кавитации, перекачивания криогенных жидкостей, подачи теплоносителя и топлива в реакторах, затухания и дисперсии звука, обнаружения подводных объектов, течения и свертывания крови. В общих разделах космической науки и техники исследуются сопротивление движению искусственных спутников, взаимодействие космических аппаратов с ионосферой, использование коллоидного топлива для ракетных двигателей, рассеяние радиоволн, абляция, ракетные двигатели на металлизированном топливе, МГД-генераторы и ускорители. [c.9]

Регулирование основных насосов искусственным голоданием используется в насосных станциях СНУ-5 механизированных крепей. Однако голодание способствует возникновению кавитации. [c.168]

В 1944 г. Рейхардтом и независимо от него Л. А. Эпштейном были начаты экспериментальные исследования искусственной (воздушной) кавитации на дисках и телах различной формы. [c.10]

Мы предполагаем, что параметры искусственной каверны, образованной на каком-либо теле, при постоянном числе кавитации и постоянной длине каверны такие же, как и для естественной каверны. Однако эксперименты показывают, что от расхода воздуха зависит не только число кавитации, но и форма границы каверны. [c.232]

Для обеспечения бескавитационных условий работы насосов применяют различные конструктивные усовершенствования. В частности радикальным способом борьбы с кавитацией в насосах является повышение давления на всасывании, достигаемое применением насосов подкачки или искусственного наддува газом жидкостных резервуаров (баков), а также применением прочих средств, одним из которых является использование энергии потока сливной магистрали гидросистемы с помощью различных сопел и эжекторов. [c.50]

У многих турбин кавитационные явления (например, сильная вибрация) наблюдаются лишь в определенных режимах, например при нагрузках 40--=-60% от полных. Таких режимов при эксплуатации следует избегать. Если они неизбежны, то при них помогает искусственное повышение давления в опасных частях турбины, а именно если подвести под колесо ко входу в отсасывающую трубу атмосферный воздух, то он, пронизав воду пузырьками, уменьшает ее объемный вес. Разрежающее действие облегченного столба воды в трубе уменьшается, давление над ней повышается и кавитация ослабляется. Наличие воздуха в воде смягчает гидравлические удары внутри воды при конденсации паров и, вероятно, упорядочивает течение по выходе из колеса, устраняя периодическую конденсацию больших объемов пара. Все это ведет к очень заметному уменьшению вибрации. Однако еще не доказано, что при этом прекращается и разъедание. Впуск воздуха повышает к. п. д. турбины при умеренных и малых нагрузках, но снижает его при больших [Л. 204]. [c.87]

Наличие кавитационных полостей, обладаюш их большей по сравнению с жидкостью сжимаемостью, иногда вызывает падение среднего волнового сопротивления среды, в результате чего заметно падает (при той же амплитуде колебаний поверхности излучателя) отдаваемая излучателем в среду мош ность [1]. Чтобы поддержать постоянство излучаемой мош ности, нужно суш ественно увеличить амплитуду колебаний излучателя, а это как раз и ограничивается усталостно-прочностными свойствами материала. Однако даже при, реализации этого требования интенсивность в рабочей зоне, находяш ейся на некотором расстоянии от поверхности излучателя, будет всегда меньше, чем вблизи излучателя. Наконец, сама излучающая поверхность неизбежно подвергается кавитационной эрозии. От всех этих недостатков свободны системы, основанные на фокусировании ультразвуковых волн [2]. В таких системах интенсивность нарастает по мере приближения от излучающей поверхности к фокальной области по закону 1/г для цилиндрической и 1/г для сферической фокусировки. Поэтому появляется возможность создать требуемую интенсивность звука внутри строго локализованной цилиндрической или сферической области произвольного радиуса при существенно меньшей интенсивности, снимаемой с излучающей поверхности. При этом излучатель работает в нормальном, не форсированном режиме и не требует искусственного охлаждения отсутствует и кавитация у поверхности, отбирающая на свое образование часть звуковой энергии и разрушающая поверхность излучателя. [c.151]

Несмотря на то что в книге рассмотрен широкий круг вопросов, далеко не все кавитационные явления представлены одинаково полно. Мало внимания уделено, например, проблеме создания искусственных каверн путем вдува газа и управления такими течениями. Это касается также вопросов кавитационного шума и вибрации, вызываемой кавитацией, а также вопросов, связанных с гидродинамикой пузырьковых каверн. Обширный круг кавитационных явлений при взаимодействии тел со свободной поверхностью лишь кратко намечен в гл. 12, которая содержит результаты работ, выполненных до 1960 г. В соответствии с общей направленностью книги в ней не рассматривается сколько-нибудь полно математическая теория кавитационных течений. [c.8]

Первая попытка предотвращения такой трудности состояла в деаэрации жидкости. Этот метод широко использовался во многих гидродинамических трубах и на некоторых стендах для испытания гидравлических машин. Однако по мере накопления знаний о природе кавитации стало очевидным, что удаление растворенного и находящегося в свободном состоянии газа создает искусственные условия для кавитационных испытаний. Если, например, удаление газа существенно увеличивает эффективную прочность жидкости на разрыв, то можно ожидать, что лабораторные испытания дадут лучшую, т. е. более далекую от возникновения кавитации характеристику, чем у натурных машин. Такое расхождение менее допустимо, чем отклонение в противоположную сторону, поскольку оно приводит к отрицательному коэффициенту надежности экспериментальных результатов. Попытка разрешения этой экспериментальной проблемы путем установки абсорбера в контур трубы была сделана во время реконструкции гидродинамической трубы Калифорнийского технологического института в 1947 г. [24]. Это устройство предназначено для растворения воздуха и других газов с такой же скоростью, с какой они выделяются из раствора, что позволяет поддерживать нормальное количество растворенного газа и устойчивых ядер кавитации без накопления свободных пузырьков. [c.574]

Процесс сопровождается бурной кавитацией в жидкости, несущей абразивный порошок и заполняющей зону обработки. Кавитация усиливает циркуляцию абразивной суспензии, вызванную звуковым ветром, что способствует попаданию свежего абразива в зону резания и вымыванию сколотых частиц материала. Вместе с тем, как это было непосредственно показано в работе [1 ], кавитация увеличивает износ инструмента. Кроме того, установление определенных направлений циркуляции суспензии, зависящих, в частности, от профиля инструмента, может привести к появлению на изделии и инструменте канавок, ухудшающих качество поверхности. Однако при искусственном подавлении кавитации скорость резания снижается, по-видимому, вследствие указанных выше факторов. Поэтому стараются вести процесс по возможности быстро при оптимальном значении всех параметров, чтобы кавитационная эрозия не успела развиться сколько-нибудь значительно [4]. [c.261]

Единственное отклонение от этого правила было отмечено в работе [51 ], где при продувке через воду небольших количеств азота и кислорода наблюдалось некоторое повышение уровня кавитационной эрозии по сравнению со случаем, когда газ через воду не подавался. Возможно, что имеющееся отклонение было связано с некоторым увеличением числа кавитационных зародышей , искусственно вводимых в жидкость в виде мельчайших пузырьков газа. Учитывая, что растворимость азота и кислорода в воде незначительна, а расход газа при продувке невысок, рост эрозии за счет увеличения числа центров кавитации мог оказаться более значительным, чем снижение интенсивности ударных волн вследствие незначительного увеличения содержащегося в кавитационных пузырьках газа. [c.196]

Изменение поверхностного натяжения, введение искусственных зародышей, возбуждение кавитации на ограничивающих поверхностях облегчает возникновение кавитации, но не изменяет спектрального распределения шума. Эше следующим образом анализирует значение кавитационного спектра Непрерывный спектр обусловлен статистически распределенными во времени пульсациями давления при кавитации, которые соответствуют кавитационным колеба- [c.509]

Для создания на теле области разрежения предусматривают местные конструктивные изменения формы тела — выступы, или кавитаторы. Вдувание воздуха используют в лабораторных условиях для исследования физических процессов, характеризующих кавитацию, так как для получения естественной кавитации необходимы весьма большие скорости потока жидкости, обтекающей тело, а искусственную кавитацию можно получить при сра1зни-тельно малых скоростях потока. [c.9]

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]

Важными факторами, характеризующими искусственную кавитацию, являются количество газа Q, необходимое для образования и поддержания каверны, и сила соиротивлеиия кавитирующего тела. [c.213]

Суперкаверны образуются вследствие роста присоединенной каверны вытеснения жидкости из области гидродинамического следа и дополнение этой области парами и газами искусственного вдува воздуха или газа в область низкого давления в следе. Наблюдения показывают, что поверхность суперкаверны пульсирует, ее длина периодически изменяется, а в концевой части образуется возвратная струйка, которая быстро дробится на капли и испаряется. Тем не менее осредненные во времени размеры суперкаверны можно считать постоянными. На рис. 10.9 [11] приведены схемы вентилируемых суперкаверн за диском, соответствующие различным числам кавитации. [c.401]

Ишенсивность, снимаемая с поверхности ультразвуковых излучателей, ограничивается целым рядом факторов например усталостной прочностью материала излучателя и нагревом излучателя вследствие электрических и механических потерь кроме снижения прочности нагрев может уменьшить коэффициент электромеханической связи материала преобразователя. Искусственное охлаждение очень усложняет само устройство и его эксплуатацию, а своей цели достигает не всегда, так как пьезоэлектрические керамические материалы обладают небольшой теплопроводностью и плохо охлаждаются, особенно в толстых слоях. Наконец, при излучении ультразвука в жидкость возникает еш е один ограничивающий фактор — кавитация, на образование которой расходуется значительная часть излучаемой энергии. [c.151]

Течение с развитой кавитацией, аналогичное рассмотренному выше, возникает в потоке, если число кавитации делается весьма малым. В этом случае за телом образуется большая кавитационная полость, заполненная парами воды и газами. Давление в каверне весьма мало и близко к давлению водяных паров. При обычных условиях в воде паровая кавитация возникает при очень больших скоростях, которые трудно воспроизводить в лаборатории. Введение в каверну газа, например воздуха, позволяет получить малое число кавитации и развитую каверну при малых скоростях буксировки, легко осуществимых в лаборатории. Метод искусственной (газовой) кавитации позволил, в частности, измерить сопротивления различных тел — конусов, диска, шара и эллипсоидов при кавитационнод режиме обтекания в опытовых бассейнах (Л. А. Эпштейн, 1948, 1949). Оказалось, что для диска и тупых конусов с ростом числа кавитации коэффициент сопротивления Сд. возрастает приблизительно как Сх (1 + о)-Однако для острых тел подходит лучше формула С" + а. Теоретическое исследование развитой кавитации в пространственных случаях шло главным образом по ЛИНИИ получения приближенных решений, согласующихся с физическим опытом. Изучение фотографий газовых каверн, применение теоремы о количестве движения и анализ осесимметричного кавитационного течения позволили сделать важный вывод о том, что сопротивление тела с каверной за ним, с точностью до поправочного множителя к, близкого к единице, равно произведению площади миделева сечения каверны на разность статического давления перед обтекаемым телом и давления в каверне. Это значит, что коэффициент сопротивления, отнесенный к ми-делеву сечению каверны, равен числу кавитации а. Полученный результат может служить теоретическим обоснованием возможности достижения весьма малого коэффициента сопротивления на больших скоростях для тела, тесно вписанного в каверну. Это очень важное обстоятельство впервые было отмечено в 1944 г. Д. А. Эфросом и затем развито рядом авторов. [c.42]

Бингама 19 Шведова 19 Задвижки 60 Закон Архимеда 30 Ньютона 17 Жуковского ПО ламинарной фильтрации 295 Затопленный гидравлический прыжок 256 Затопленные струи 168 Инфильтрация 309 Искусственная шероховатость 191 Истечение из-под шита 160 Кавитация 69, 84 Каналы 177 [c.433]

Снижение себестоимости угольного метана возможно лишь за счет повышения скважинных дебитов его и степени дегазации углегазового месторождения. Согласно оценочным расчетам рентабельная добыча метана из угольных пластов возможна при его добыче из скважин в количестве 30—40 тыс. мУсут (1 250— 1 670 тыс. мУч). Согласно нашим прогнозным расчетам это возможно только путем межскважинной кавитации или применения горизонтальных скважин с последуюшей огневой проработкой искусственных коллекторов. [c.125]

Либерман [20] и Сетте [21], который в дальнейшем продолжил свою работу уже с группой сотрудников [8, 22, 23], экспериментально обнаружили, что уменьшение количества частиц высокой энергии, проникших в сосуд с жидкостью (это было осуществлено экранированием сосуда свинцом), повышает ее кавитационную прочность. Снятие же экрана или искусственное облучение жидкости, находящейся в экранированном сосуде, частицами высоких энергий (например, потоком нейтронов) понижает ее кавитационную прочность. Авторы этих работ показали, что микропузырьки, образованные частицами высоких энергий, действительно являются зародышами кавитации. [c.172]

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 ...