Моделирование по числу Фруда и по числу кавитации

Таким образом, причина дилеммы, возникающей при моделировании больших и малых объектов, теперь очевидна. К счастью, эти затруднения наиболее серьезны только при модельных испытаниях натурных объектов, работающих при малых числах Фруда. В этих случаях для точного определения формы каверны в качестве критерия подобия следует использовать число Фруда. Однако в соответствии с выводами разд. 6.2.1 при малых скоростях и малых размерах происходит задержка кавитации и размеры возникающих кавитационных зон будут меньше действительных размеров. Другими словами, при моделировании по числу Фруда характеристики моделей будут лучше, чем у натурных объектов. Поэтому вполне вероятно, что в условиях, когда на натурном объекте кавитация может стать серьезной опасностью, на модели она вообще не будет происходить. [c.302]

Безразмерные дифференциальные уравнения (28) находятся в замечательном соответствии с техническим опытом мы можем отсюда вывести три наиболее важных ориентирующих правила, используемые при моделировании ). Так, мы видим, что если влияние силы тяжести, сжимаемости и кавитации незна -чительно, то модель должна иметь то же самое число Рейнольдса Яе. Если не имеют значения сжимаемость, кавитация и вязкость, то моделировать надо по числу Фруда Рг. [c.139]

Моделирование по числу Фруда и по числу кавитации [c.143]

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]

В исследованиях первого класса используется такое же оборудование и методы испытаний, как в любой хорошо оснащенной лаборатории для исследования бескавитационных характеристик тех же гидросооружений. Гидросооружения имеют две отличительные особенности течение со свободной поверхностью и большие размеры. Последнее обусловливает течение с большими числами Рейнольдса, соответствующими турбулентному режиму. Поскольку основными являются силы тяжести, моделирование осуществляется по числу Фруда. Поэтому масштаб модели должен быть большим, чтобы числа Рейнольдса по крайней мере были достаточны для турбулентного течения. Однако при таком методе моделирования обычных установок с атмосферным давлением на свободной поверхности на модели не возникает паровая кавитация, даже если в натуре она происходит интенсивно. Поэтому на модели невозможно определить возникновение кавитации, но о нем можно судить по измеренным распределениям давления. Такие измерения необходимо проводить на всех поверхностях, на которых могут быть низкие давления. В простых сооружениях большинство опасных зон известно. Тем не менее рекомендуется рассчитать значения числа кавитации К) и числа Кг, соответствующего началу кавитации на стенках канала, по формулам (7.11) и (7.14) и воспользоваться методом, приведенным в разд. 7.7.2 и 11.1.6. [c.549]

Если при испытаниях модели имеются свободные поверхности, то чтобы удовлетворить требованию сохранения значений числа Фруда натурного объекта и числа кавитации К, атмосферное давление над этими свободными поверхностями необходимо уменьшить по линейному закону. В таких условиях каверны, образующиеся на свободной поверхности, будут развиваться аналогично тому, как это происходит в натурном объекте. В качестве примеров можно назвать вихри, образованные захваченным воздухом, во входных магистралях насосов и суперкаверны (гл. 5), возникающие при входе объектов, движущихся с высокой скоростью, из газа в жидкость в момент пересечения ими границы раздела между этими двумя средами, а также явления, наблюдаемые в гидросооружениях. Моделирование входа тел в воду будет рассмотрено в разд. 12.4. [c.304]

Первый параметр (12.1) представляет собой число Фруда, второй — число кавитации, рассчитываемое по давлению в каверне рь- В момент входа рь равно атмосферному давлению ра. Как отмечалось выше, до момента замыкания рь отличается от ра только на величину падения давления, обусловленного течением воздуха, заполняющего каверну. Последний параметр является числом Вебера. Для обеспечения подобия необходимо, чтобы все параметры (12.1) сохраняли свои значения. При моделировании обычно используется одна и та же жидкость (вода), поэтому плотность р имеет натурное значение. Следовательно, плотность Ра тзкже должна иметь натурное значение. Далее, поскольку при постоянном числе Фруда скорость пропорциональна 1о атмосферное давление должно изменяться пропорционально /о. Следовательно, согласно законам подобия, давление газа ра должно быть меньше натурного и, более того, необходимо использовать тяжелый газ, если ра сохраняется неизменным, а Ра уменьшается. Поверхностное натяжение должно изменяться пропорционально /о если р = onst. [c.664]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...