Кавитация в следах

Кавитация в вихревых шнурах, сбегающих с крыла конечного размаха (вихревая), представляет собой в сущности кавитацию в следе за крылом. При достаточном разряжении в центре вихревого шнура нерастворимые пузырьки воздуха, попадая туда, начинают интенсивно расти (первая фаза). Когда давление в центре вихревого шнура достигает значения, близкого к упругости паров воды, происходит разрыв жидкости и образуются сплошные полости, тянущиеся на некотором расстоянии за крылом (вторая фаза). На рис. 2 приведена фотография кавитирующего эллиптического крыла с вихревыми шнурами. [c.8]

При вихревой кавитации каверны наблюдаются в центре вихрей, образующихся в зонах, где имеются большие касательные напряжения. (В этом случае каверны могут быть перемещающимися или присоединенными.) Вихревая кавитация была обнаружена раньше других типов кавитации, так как она часто возникает на концах лопастей гребных винтов. Этот тип кавитации часто называют концевой кавитацией. На фиг. 1.8 приведена фотография, полученная с помощью высокоскоростной киносъемки, на которой показана присоединенная вихревая кавитация на гребном винте. Следует отметить, что относительно вращающегося винта этот тип кавитации значительно ближе к установившейся, чем любой из предыдущих типов. Концевая кавитация возникает не только на гребных винтах при обтекании внешним потоком, она также встречается и в каналах, например на концах лопастей осевых насосов. Концевая кавитация не является единственным примером вихревой кавитации. На фиг. 1.9 показана кавитация в следе за телом, образовавшемся вследствие отрыва пограничного слоя от сферы. В этом случае кавитация возникает не на поверхности тела и не вблизи него, а на границе зоны отрыва потока. Это кавитация вихревого типа. Поскольку течение очень неустойчиво. [c.23]

Фиг. 5.13, 5.14, 5.15. Кавитация в следе за сферой диаметром 25,4 мм. (Снимки Калифорнийского технологического института.)

Фиг. 5.18. Полностью развитая кавитация в следе за круговым цилиндром диаметром 19 мм, А =0,40, Ко=18,3 м/с. (Снимок Калифорнийского технологического института.)

Фнг. 5.19, Кавитация в следе за снарядом диаметром 50,8 мм с плоским донным срезом, К=0,29, (Снимки Калифорнийского технологического института,) [c.215]

Фиг. 5.20. Кинограммы, полученные с помощью высокоскоростной съемки кавитации в следе за клином с углом при вершине 30°. [c.216]

Отношения диаметра тела к диаметру водяной струи были равны от 2,08-Ю-з до 16,7-10 , а отношения плошадей поперечного сечения от 4,34-10 до 277-10 , Число Рейнольдса, при котором коэффициент давления при отсутствии кавитации в следе за гладкими сферическими телами равен 1,22, оказалось равным 200 000. Согласно экспериментальным данным для сфер, полученным в гидродинамической трубе [17] при турбулентном режиме течения, уровень турбулентности при таком числе Рейнольдса имеет порядок 1%- Результаты измерений каверн на сферах, дисках и конусах с углом при вершине 45° представлены на фиг. 5,32—5.34. Для сферы положение точки отрыва заранее [c.236]

Фиг. 6.4. Кавитация в следе за круглым диском [41].

Явление кавитации в лопастных машинах заключается в следующем выделяющиеся из жидкости пузырьки пара увлекаются движущимся потоком и, попадая в область повышенного давления, исчезают в результате конденсации. Вследствие исчезновения пузырьков при мгновенной конденсации пара происходит местное повышение давления до 1000 и более атмосфер. [c.262]

Дополнительные проблемы при оценке предельных свойств композитов появляются в связи с такими особенностями этих материалов, как неупругость поведения компонент, анизотропия армирующих волокон, разброс прочности компонент, наличие третьей фазы в виде пограничного слоя матрицы вблизи поверхности волокна. Следует учитывать также и специфику их применения — в авиационных конструкциях требуется нечувствительность к локальным разрушениям, в судостроении — стойкость к коррозии и кавитации, в возвращаемых космических кораблях—сопротивление абляции и уносу массы. [c.38]

Следует отметить, что согласно наблюдениям сильные окислительные среды, такие как воздух [55] и чистый кислород [32], усиливают внутреннюю кавитацию в образцах при испытаниях на ползучесть по сравнению со случаем менее окислительных сред. Является ли это результатом усиления скольжения по границам зерен в окислительных средах, можно установить только путем прямого сравнения характеристик скольжения в разных средах. [c.43]

Из указанного сравнения следует, что перемещение верхнего водяного объема котла из барабанов в выносные циклоны и горизонтальные уравнительные емкости, выключенные из циркуляционного потока, позволяет для данного котла увеличить полезное использование верхнего водяного объема котла до 85%. В барабанных котлах небольшой производительности существующих конструкций полезно используемый объем при упуске воды из-за возможности возникновения кавитации в опускных трубах обычно не превышает 12—15% от всего объема воды верхних барабанов. Указанное обстоятельство является серьезным эксплуатационным преимуществом без-барабанного котла, если учитывать, что основной процент всех аварий промышленных котлов низкого и среднего давления происходит в результате упуска воды. [c.233]

Давление во входном сечении опускной трубы будет больше или меньше, чем в барабане, в зависимости от высоты уровня и скорости входа воды Woa [формула (8-1)]. Если давление во входном сечении трубы будет меньше, чем в барабане котла, то вода, находящаяся в верхнем барабане, закипит на входе в опускные трубы. Таким образом, отсутствие закипания или кавитации в опускных трубах обусловливается следующим условием [c.235]

В этой связи следует указать, что эрозии подвергаются такие химически пассивные материалы, как агат, бетон, золото и др. [Л. 85]. Известны примеры очень интенсивной эрозии, когда сквозное эрозионное разрушение металлической пластинки высокоскоростной струей воды происходит за несколько секунд Л- 47] или сильная эрозия возникает с нескольких ударов крупных капель Л. 48, 79 и др.]. При столь малом времени эрозионного разрушения бессмысленно говорить о преобладающей роли коррозии. Исследовав более тридцати различных материалов в морской воде, авторы [Л. 43 и 98] пришли к выводу, что скорость эрозионного разрушения при кавитации превосходит скорость коррозионного разрушения в среднем более чем на четыре порядка. При кавитации в неагрессивных жидкостях химические процессы только сопровождают основной механизм эрозионного воздействия, подготовляя деталь к последующему более легкому повреждению, и тем самым ускоряют процесс 158 [c.58]

Различные металлы по-разному противостоят эрозии. В настоящее время не существует расчетных методов оценки эрозионной стойкости материалов. При экспериментальном лабораторном исследовании эрозионной стойкости материалов применяются обычно следующие способы 1) удар струи жидкости по вращающимся образцам, 2) удар капель или струи жидкости (влажного пара) по неподвижным образцам, 3) протекание жидкости с кавитацией у поверхности образца (кавитационные сопла, щелевые установки), 4) испытания образцов на магнитострикционном вибраторе, 5) исследования погруженных в жидкость неподвижных образцов с помощью кольцевого возбудителя колебаний жидкости у поверхности образца. Интенсивность эрозионных разрушений образцов из одинаковых материалов зависит от выбранного способа испытаний. Однако если испытать несколькими способами группу различных материалов, то они по своей эрозионной стойкости расположатся практически в одинаковой последовательности независимо от способа испытаний. Это правило объясняется общностью природы эрозионного разрушения при ударах капель или струй жидкости и при кавитации в жидкой среде и может быть использовано для свободного выбора удобного в данных конкретных условиях способа испытаний. Наибольшей эрозионной стойкостью обладают твердые сплавы типа стеллитов и сормайтов. Затем следуют вольфрам, твердые титановые сплавы и хромоникелевые ста-86 [c.86]

При работе насоса во всасывающей линии возникает разрежение. Из жидкости при этом может выделяться растворенный газ в виде пузырьков, газ может подсасываться через неплотности. Из опыта эксплуатации насосов на воде установлено, что наличие воздуха в жидкости практически не влияет на его работу. Малые количества газа проносятся через рабочее колесо. При больших количествах наблюдаются сепарация жидкости с образованием газовой пробки и связанное с этим колебание расхода. Лишь при объемном содержании газа 8—10% происходит срыв подачи [1]. Если давление пара перекачиваемой среды выше давления на входных кромках рабочих колес, то возникает кавитация — вскипание жидкости с быстрой последующей конденсацией пузырьков пара. В насосе появляются шум, удары и вибрация, которые разрушают детали. Для пра-. вильной работы насоса необходимо, чтобы давление в высшей точке всасывающей линии было больше давления пара жидкости при рабочей температуре. Иногда для подавления кавитации используют следующий прием при прокачке воды и кислот во всасывающий патрубок вводят некоторое количество газа, присутствие которого мешает схлопыванию пузырьков пара [3]. [c.55]

Из всего изложенного следует, что определение действительных условий возникновения и развития кавитации в рабочих органах насосов и гидравлических турбин необходима для выявления режимов работы, наиболее опасных с точки зрения кавитационного разрушения. Эта задача в настоящее время может быть решена лишь при помощи комплексных натурных испытаний, поскольку никакие исследования моделей не в состоянии отобразить всего многообразия реальных условий эксплуатации. [c.123]

Наличие в кавитационной зоне пузырьков, наполненных паром и воздухом, и способность их поглощать звуковые колебания позволили Харьковскому политехническому институту и Харьковскому авиационному институту разработать ультразвуковой метод исследования кавитации, сущность которого заключается в следующем [58]. [c.124]

В соответствии с уравнением (38) при постоянных значениях плотности потока р и коэффициента кавитации ki следовало бы ожидать линейную зависимость между критической скоростью потока и пределом текучести металла, однако графики [c.127]

От коэффициента кавитации турбины с. следует отличать коэффициент кавитации ее установки Если кавитация в турбине [c.88]

Необходимо отметить, что при кавитации резко возрастают коэффициенты местных сопротивлений На рис. 4.5 представлена зависимость от давления в узком сечении 2—2 для трубки, изображенной на рис. 4.4. Из анализа графика следует, что значение этого коэффициента сопротивления в широком диапазоне изменения давления р2 остается постоянным, а при = А.п> т.е. при кавитации, резко увеличивается. Это объясняется следующим при кавитации в сечении 2—2 в любой момент времени присутствует некоторое количество пузырьков, поэтому фактическое проходное сечение потока уменьшается. [c.28]

Хотя вышеприведенный анализ большей частью касался обтекания тел дозвуковым воздушным или газовым потоком, однако его принципы вполне применимы и к обтеканию тел потоком капельной жидкости (например, к обтеканию потоком воды различного рода стоек, стержней и т. п., а также подводных крыльев). При этом необходимо только, чтобы не сказывалось существенным образом влияние свободной поверхности жидкости. Существуют также важные отличия между случаем обтекания сплошным потоком капельной жидкости и случаем, когда внутри потока капельной жидкости образуются полости или пузыри, заполненные газом (или парами). Такого рода явления называются кавитацией и обсуждаются в следующем параграфе. [c.418]

При дальнейшем уменьшении параметра К смесь пузырьков и воды охватывает всю хвостовую часть тела. Протяженность кавитационной зоны и интенсивность кавитации в следе будут возрастать до тех пор, пока внутренняя область следа не окажется целиком охваченной кавитацией и из нее не будет полностью вытеснена жидкость. Такое течение в следе называется суперкавитацией. Примеры полностью развитых кавитационных следов за круговым цилиндром представлены на мгновенных фотографиях (фиг. 5.16—5.18). На фиг. 5.16 и 5.17 показана каверна конечной длины, а на фиг. 5.18 каверна, достигшая полной длины . Снимки сделаны в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра (чтобы показать ширину и форму каверны). На фиг. 5.16 основная каверна в момент съемки простирается за цилиндром на 3—4 калибра. За основной каверной тянется кавитационный след, имеющий периодический характер. Течение и кавитация при условиях, соответствующих фиг. 5.16, весьма неустойчивы. Каверна совершает колебания в длину и из стороны в сторону, что приводит к появлению периодически изменяющихся сил, приложенных к телу. Кавитационный след аналогичен течению с массой мелких пузырьков, уносимых потоком после отрыва присоединенных каверн (разд. 5.4). На фиг. 5.17 представлена другая фотография, снятая в другой момент времени, но при тех же скорости и давлении (при том же числе кавитации К). Поверхность основной каверны на фиг. 5.16 и 5.17 непрозрачна, и она относится к описанным выше присоединенным кавернам, у которых вдоль неровной поверхности раздела движется масса мелких пузырьков. [c.212]

Фиг. 5.17. Полностью развитая кавитация в следе за кpyfoвым цилиндром диаметром 19 мм при тех же значениях К и Уо, что и на фиг. 5.16, но в другой момент времени. (Снимок Калифорнийского технологического института.)

Рассмотрим кавитацию в следе за круглым диском как основной и характерный случай кавитации в следе. Кермин и Паркин [41] исследовали возникновение кавитации за дисками с острыми краями диаметром от 1,59 до 38,1 мм. Было установлено, что Кг увеличивается с увеличением скорости потока для всех моделей, но скорость этого увеличения уменьшается с увеличением диаметра диска. Было установлено также, что Кг возрастает с ростом температуры и, кроме того, наблюдалась близкая к универсальной зависимость возникновения кавитации от числа Рейнольдса, вычисленного по диаметру диска. Универсальность этой зависимости достаточно отчетливо проявляется при Ке<0,5- 10 но постепенно разброс увеличивается с увеличением Ке (фиг. 6.3). Очевидно, подобие определяется не только одной вязкостью и простым влиянием скоростного напора. [c.275]

Другой сдерживающий фактор - отсутствие методов расчетов термогазодинамических процессов в многокомпонентных кавитационных струйных течениях. Для применения многокомпонентных кавитационных струйных течений необходим метод расчета термогазодинамических процессов, с помощью которого рассчитываются основные параметры таких процессов в любой точке многокомпонентного кавитационного струйного течения. Метод расчета разработан на основе следующей модели гидродинамической кавитации в сопле Вентури, процессов эжекции и тепломассообмена в струйном течении с потенциальным ядром кавитирующей жидкости, исз екающей из сопла. [c.146]

На границе перехода от кавитационного режима течения к сплошному жидкостному происходит скачок давления от величины давления насыщенных паров до величины, практически равной давлению P низконапорной среды, в которую происходит истечение жидкости из сопла. Скачок давления сравнивается 22, 28, 29 со скачком уплотнения при критическом истечении газа через сопло. Образовавшаяся за скачком давления сплошная жидкая фаза, истекая из диффузора сопла (см. рис. 5. 1, а) в низконапорную среду, образует с последней свободно истекающее струйное течение, метод расчета которого представлен в гл. 4, а процесс кавитации в сопле Вентури описывается следующей системой уравнений, в которую входят уравнения отражаю1цие параметры потока в критическом сечении К-К сопла [c.147]

Расчет параметров термогазодинамических процессов в струйном течении при кавитации выполняется в следующем порядке. [c.152]

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]

Появление кавитации в насосах сопровождается рядом характерных явлений, отрнцателвно сказывающихся на работе насоса. При разрушении кавитационных пузырьков в зоне повышенного давления возникают шум и вибрация. Уровень шума зависит от размеров насоса и степени развития кавитации. Кавитационный шум проявляется в виде характерного потрескивания в зоне входа в рабочее колесо, развитая кавитация сопровождается уменьшением КПД насоса и разрушением (эрозией и коррозией) поверхности лопаток рабочих колес. Напор и мощность также снижаются. Из этого следует, что работа насоса в условиях кавитации недопустима. [c.157]

На поздних стадиях развития кевитащюшшх пузырьков оилы поверхностного натяжения оказывают слабое влияние на кавитации, их следует уяитывать лишь в ранних стадиях. [c.71]

Изложенный краткий обзор явлений кавитации в трубопроводных системах овйдетельствует о необходимости учета этих явлений при гидраадических расчетах с целью недопущения кавитации. Основным расчетным условием для этого является зависимость (4,17). Входящее в неё критическое число кавитации является основным параметром кавитации и находится в соответствии с изложенными рекомендациями, которые следует считать приближенными. [c.82]

Появление кавитации, как следует из выражения (8-2), связано с недостаточным уровнем воды над опускными трубами. Чем выше скорость воды в опускных трубах, тем больше должно быть превышение уровня над опускными трубами. Для экранированных однобарабанных котлов среднего и низкого давления сечение опускных труб составляет 25—30% от сечения экранных труб, и соответственно скорость воды в этих трубах колеблется в пределах от 2,0 до 3,0 мJ eк. На рис. 8-12 построен график зависимости изменения потребного уровня воды А над опускными трубами от скорости воды в последних. При внутреннем диаметре барабана 1500 мм и при средней скорости входа воды в опускные трубы и оп=2,5 м сек, необходимая высота воды над опускными трубами, как это видно из графика, составляет А = 500 мм. Учитывая, что опускные трубы в барабане [c.235]

По вышеизложенной методике правильный выбор регулирующего клапана обеспечивается лишь в тех случаях, когда давление за клапаном рг несколько больше давления насыщения рнас, определяемого по энтальпии воды перед клапаном. В противном случае (при рч < Рнас) расчет производится с учетом критического расхода, определяемого критическим перепадом на щели клапана APkp = Pi—Рнас- Критический перепад устанавливается по причине вскипания или испарения воды в суженном сечении струи за щелью при понижении давления. Вследствие обусловленной испарением кавитации и конденсации пузырьков пара при последующем повышении давления (при восстановлении возвратных потерь) происходят сильные вибрации и интенсивный эрозионный износ дросселирующих элементов. В результате этого надежность работы клапана сильно понижается. Если технологические условия не позволяют снизить величины АРр.о.макс или и до значений, при которых испарение воды и кавитация в корпусе клапана отсутствуют, то в расчетную формулу (6-23) для (/к.расч следует подставлять не Дрр о.макс — Pi—Р2, а значение критического перепада [c.228]

Однако последние наблюдения позволяют заключить, что кавитация и кавитационное разрушение поверхностей деталей гидроагрегатов происходит в основном в результате механического воздействия на них гидроударов при смыкании воздушных кавитационных каверн (пузырьков), а также в результате воздействия на поверхности развивающихся при этом высоких температур. Механизм явления схематически можно представить в следующем виде. При попадании расширившихся в зоне пониженного давления воздушных пузырьков в зону повышенного давления они с большой скоростью (скачкообразно) смыкаются (захлопываются), причем более мелкие из них растворяются в жидкости, а более крупные резко у.мень-шаются в объеме. Теоретические расчеты показывают, что скорости встречи стенок смыкающегося пузырька (каверн) могут достигать нескольких сотен метров в секунду. При этом частицы жидкости перемещаются с большей скоростью к центру пузырька, в результате чего кинетическая энергия этих частиц вызывает местные гидравлические удары с большими, мгновенно нарастающими забросами ударного давления в центре пузырька. [c.47]

Уменьшение высоты всасывания (например, в центробежных насосах). Наибольшая высота всасывания Ismax, при которой начинается кавитация, в этом случае может быть определена из следующего уравнения [c.327]

Значение критического кавитационного запаса может бьггь дано в паспорте насоса или получено по результатам кавитационного испытания. Кроме того, оно может быть получено из теории кавитации в лопастных насосах, разработанной С. С. Рудневым. Им установлена следующая связь между критическим кавитационным запасом, частотой вращения и подачей насоса [c.235]

Интенсивное электромагнитное перемешивание жид кого металла в печах промышленной частоты уменьшает срок службы футеровки Осредненная скорость движения жидкого металла при допущении одномерной модели тигельной печи и отсутствия концевых эффектов, подсчитанная по методике работы [74] для температуры жидкого сплава 1500° С, в центре печи равна 4,1 чюек Однако в реальной печи при турбулентном течении металла возле стенок тигля, где напряженность магнитного поля выше, мгновенная скорость потока металла больше, чем осред-нениая и может быть выше критической кавитационной скорости, равной 5,5 м сек [57] Поскольку шероховатость стенок тигля способствует возникновению явления кавитации, в практике эксплуатации печей промышленной частоты наблюдается разъедание футеровки, имеющее кавитационный характер Кроме того, перемещение твердых частиц шихты и шлака движущимся металлом вызывает механические повреждения и размыв футеровки Таким образом, с целью повышения стойкости футеровки следует избегать длительного интенсивного перемешивания жидкого металла в тигле печи [c.29]

Полученные соотношения для гидродинамических нагрузок становятся неприменимыми в следующих случаях возникающие давления в жидкости больше 100 МПа перемещенгся контактных поверхностей становятся очень большими (для оболочек соизмеримыми с радиусами Гфивизны) в жидкости возникает кавитация. [c.514]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...