Структура кавитационных потоков

Структура кавитационных потоков [c.226]

Являясь следствием понижения давления, кавитация, а следовательно, и кавитационная эрозия зависят от гидродинамических характеристик потока его скорости давления степени развития кавитации формы, конструкции и состояния поверхности проточной части. Все эти характеристики чрезвычайно тесно связаны друг с другом, и изменение одной из них вызывает, как правило, качественное изменение структуры всего потока. Поэтому очень трудно рассмотреть изолированно влияние того или иного фактора на развитие кавитационной эрозии. [c.32]

Обеспечение заданных энергетических и кавитационных характеристик высоконапряженного по техническим параметрам современного ТНА связано с необходимостью его работы в крайне сложных гидродинамических условиях. При этом вихревые закрученные структуры течения потока сочетаются с отрывным течением, с высокими динамическими составляющими напора потока в локальных зонах насоса и его гидравлического тракта. [c.266]

Важно также отметить, что малая интенсивность уноса характерна не только для структур кавитационного течения, соответствующих областям Л и Б, но и для кавитации, наблюдаемой в виде жгута, распространяющегося вверх по потоку на режимах малых расходов [111]. [c.42]

Частным случаем сложных явлений, протекающих при контактном нагружении, можно считать износ поверхности деталей мащин в контакте с потоком жидкости — кавитационно-эрозионное изнашивание. Эрозия рабочих поверхностей деталей является следствием механического, ударного действия (гидравлического, газового), локализованного в объемах, соизмеримых с размером отдельного зерна или его части, т. е. в микрообъемах металла. Конструктивная прочность материала при кавитационно-эрозионном износе определяется прочностью отдельных микрообъемов, структурой и свойствами зерна и его границ. Характер пластической деформации отдельного элемента структуры — микрообъема обусловлен природой данного материала, в общем виде его структурой микроскопической, мозаичной, атомной и электронной. [c.282]

Снижение полного давления имеет место и в скачке, возникающем вблизи минимального сечения камеры смешения. Природа скачка на входе в диффузор до сих пор еще не исследована с необходимой полнотой. При объяснении причин образования скачка необходимо учитывать, что в двухфазном потоке с большой степенью влажности скорость звука в зависимости от частотно-структурного параметра может значительно снижаться. Особенно интенсивное уменьшение скорости звука отмечается при переходе к пузырьковой и слоистой структурам. Так как скорость двухфазного потока достигает в камере смешения больших значений, то число Маха может стать больше единицы при этом создаются условия, приводящие к образованию адиабатических скачков уплотнения. Следует учитывать, что в потоке большой влажности скачок уплотнения сопровождается конденсацией паровой фазы, частичной или полной. В пузырьковой среде в скачке могут происходить захлопывание паровых пузырьков и полная конденсация. Как показывают визуальные наблюдения за скачком в инжекторе, поток имеет однородную структуру (жидкая фаза практически лишена паровых пузырьков). Это дает основания предполагать, что рассматриваемый скачок является комплексным, сопровождающимся конденсацией, сжатием потока и исчезновением пузырьковой структуры (скачок уплотнения, совмещенный с кавитационным, конденсационным скачком). [c.269]

Образование кавитационных пузырьков при УЗО подобно процессам газожидкостного плюмажа или инжекционной обработки расплава порошками, рассмотренным выше. Однако в отличие от них при УЗО происходит более интенсивная дегазация расплавов. Она включает зарождение кавитационных газовых пузырьков, их рост в результате направленной диффузии из расплава в полость, коалесценцию мелких пузырьков в результате развития акустических потоков и их вынос на поверхность расплава [346]. Однако определяющая роль кавитации в улучшении структуры расплава и твердого металла заключается отнюдь не в дегазации, а в эффектах самоорганизации диссипативных структур, обусловленной возникновением нелинейной динамики на границе твердая—жидкая фазы. При критических условиях она приводит к неустойчивости движения и бифуркациям, при которых рост кристаллов и затвердевание сплавов связано со сложными кооперативными процессами массо- и теплопереноса, течением жидкости, химическими реак- [c.226]

Относительно низкая стойкость чугунных гильз обусловлена особенностью структуры серого чугуна, а также условиями работы и охлаждения гильзы цилиндра. Кавитационная эрозия охлаждаемой водой поверхности чугунной гильзы начинается на участках, расположенных против окон перепуска охлаждающей воды из одного отсека рубашки в другой. Уменьшение площади сечения потока в этих местах приводит к резкому увеличению скорости движения воды и, следовательно, резкому снижению давления. Это приводит к образованию в потоке кавитационных пузырей. При входе охлаждающей воды в отсек рубашки, т. е. в область с повышенным давлением, образовавшиеся пузыри сокращаются на охлаждаемой поверхности гильзы. Быстрое сокращение кавитационных пузырей сопровождается гидравлическими ударами, вызывающими разрушение металла на поверхности гильзы. [c.20]

В гл. 8 и 9 были рассмотрены факторы, объясняющие образование глубоких впадин или трещин в областях кавитационного разрушения, а также причины существования инкубационного периода, наблюдаемого при испытаниях на вибрационных установках и возможные аналоги этого явления при кавитации в потоках жидкости. Подобные эффекты могут наблюдаться при сложных течениях в гидравлических машинах. В гидравлическом оборудовании довольно часто обнаруживают глубокие локализованные выемки на разрушенной поверхности, а в некоторых случаях даже сквозные отверстия в направляющих поверхностях. На фиг. 11.5 показана лопасть колеса турбины, подверженная такому разрушению. При рассмотрении глубоких выемок можно видеть, что направление впадины не обязательно определяется структурой потока, примыкающего [c.620]

Разъедание металла вследствие кавитации (кавитационная эрозия) обычно наблюдается в тех местах потока, где происходит повышение давления, сопровождающееся столкновением пузырьков пара и его конденсацией. При этом вследствие мгновенных, быстро чередующихся процессов сжатия отдельных пузырьков возникают большие местные импульсивные давления (в несколько сот и даже тысяч атмосфер), приводящие к весьма коротким и интенсивным ударам, разрушающим металл (сначала выкрашиваются его зерна с поверхности, затем процесс разрушения быстро распространяется вглубь). К этим чисто механическим ударным действиям часто присоединяются химические воздействия на металл выделяющегося из жидкости воздуха, обогащенного кислородом, а в отдельных случаях и электролитические воздействия. В результате всех этих явлений, особенно если кавитация длится продолжительное время, происходит разъедание металла он на большую глубину принимает губчатую структуру. [c.223]

Если УЗ высокой интенсивности вводится в расплав через затвердевшую часть слитка (рис. 1,6) или отливки (рис. 1,в), кавитационное воздействие на фронт К. вызывает обламывание ветвей растущих дендритных кристаллов и вынос обломков твёрдой фазы акустич. потоками в объём жидкой части слитка, увеличивая тем самым число центров К. и вызывая переохлаждение расплава. Измельчение структуры литого металла в этом случае происходит вследствие переохлаждения расплава и усиления объёмной К., т. е. зарождения центров К. в объёме жидкой части слитка и последующего роста кристаллов в условиях слабого переохлаждения до тех пор, пока они не достигнут фронта К. При этом измельчение литого зерна, как правило, сопровождается укрупнением дендритных веточек. [c.174]

Возникновение кавитации около плохообтекаемых тел тесно связано с процессами вихреобразования. Вопрос о кавитации в вихревых шнурах, сбегающих с подводного крыла конечного размаха, рассмотрен Л. А. Эпштейном (1958). Разрушение различных материалов от кавитационной эрозии и структура кавитационного потока рассматривались в работах К. К. Шальнева. [c.40]

При пластической деформации выступов фактическая площадь контакта почти не зависит от микрогеометрии поверхности, определяется пластическими свойствами материала и нагрузкой. Упрочнение материала влияет на формирование фактической площади контакта, которая при этом зависит от нагрузки в степени. В случае упругой деформации шероховатостей на фактическую площадь контакта существенно влияют геометрические характеристики шероховатости и упругие свойства материала. Площадь в этом случае пропорциональна нагрузке в степени 0,7-0,9. В узлах трения механизмов и машин, приборов, оборудования часто встречающимися видами износа являются адгезионный, абразивный, коррозионно-механический, усталостный. При воздействии потока жидкости, газа возникает эрозионное изнашивание. Наиболее интенсивно изнашивание протекает в процессе заедания. Поверхности трения при малых колебательных пере-меще1шях подвержены фреттинг-коррозии. В условиях кавитационных явлений возникает кавитационное изнашивание. Механизм физико-химических связей при адгезионном взаимодействии и интенсивность поверхностного разрушения непосредственно зависят от величины площади фактического контакта [4, 8—12]. Значительный рост интенсивности изнашивания наблюдается при достижении контактными нормальными напряжениями величины предела текучести материала. Энергия адгезии увеличивается при физически чистом контакте материалов и совпадающих по структуре материалов. Гладкость поверхностей способствует увеличению адге- [c.158]

Кавитационное изнашивание, как уже отмечалось, происходит в результате многократного воздействия на поверхность гидравлических ударов, возникающих при захлопывании кавитационных полостей вблизи поверхности детали. Кавитационные полости (пузырьки) образуются в гидродинамическом потоке вследствие появления в нем областей с давлением ниже давления насыщенного пара этой жидкости. Захлопывание пузырька происходит при увеличении внещнего давления со скоростью звука. Высвобождаемая энергия аккумулируется в поверхностных слоях детали и идет на деформирование, изменение структуры, появление и развитие микротрещин с последующим разрушением материала [14,26]. [c.160]

Поскольку частота, с которой отрываются каверны, сносимые вниз по потоку, имеет значение порядка 10 Гц и практически линейно растет с возрастанием скорости потока, унос парогазовой фазы при изучении частот колебаний порядка 10 Гц можно считать непрерывным процессом, а расход парогаза — пропорциональным скорости потока. Если колебания расхода жидкости отсутствуют, то можно в равной мере пользоваться значением скорости как до, так и после каверны, так как они пропорциональны. При колебаниях эта жесткая связь теряется вследствие появления дополнительного расхода жидкости за каверной, обусловленного изменением объема последней. Так как унос парогазовой фазы происходит из участков каверны, расположенных вниз по потоку, то естественно предположить, что определяющей является скорость после каверны. Последняя при работе насоса пропорциональна расходу на его напорной стороне. Выше уже отмечалось существенное влияние на интенсивность уноса структуры кавитации. В качестве параметра, характеризующего интенсивность уноса, удобно выбрать объем области, охваченной кавитацией, которая монотонно растет по мере снижения числа кавитации. При течении жидкости в межлопастных каналах шнеков или центробежных колес насосов возрастание объема кавитационной каверны приводит к уменьшению проходного сечения для жидкости в межлопастном канале. Последнее приводит к увеличению скорости жидкости, обтекающей каверну, и тем самым к усилению зависимости уноса от объема кавитационной каверны. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...