Суперкаверна

Различают каверны двух основных видов присоединенные, т. е. начинающиеся и замыкающиеся на поверхности тела (частичная кавитация) и суперкаверны, которые замыкаются в потоке за телом (суперкавитация) (рис. 10.8). [c.400]

Рис. 10.9. Схемы вентилируемых суперкаверн

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]

Теоретическое описание течений с суперкавернами основывается на методах теории струй идеальной жидкости, основы которой изложены в п. 7.11 и 7.12. Возможность применить эту теорию основывается на том, что на поверхности суперкаверны сохраняется постоянное давление и ее можно рассматривать как свободную поверхность. Схема струйного обтекания пластины, приведенная на рис. 7.30 (схема Кирхгофа), по существу воспроизводит плоскую суперкаверну с числом кавитации к = 0. Но каверны, отвечающие значениям х > О, имеют конечные размеры, и потому исследователи искали другие расчетные схемы, воспроизводящие суперкаверны конечных размеров. [c.401]

Впоследствии схема Рябу-шинского была обобщена для других случаев рядом авторов. В частности, М. И. Гуревичем рассмотрена задача о кавитационном обтекании наклонной пластины (рис. 10.10, б). Д. А. Эфросом и независимо другими авторами предложена одна из наиболее удачных схем суперкаверны с возвратной струйкой (рис. 10.10, в). По этой схеме в концевой части каверны образуется возвратная струйка, которая при описании течения G помощью функций комплексного переменного, уходит на второй лист римановой поверхности. Поэтому условие постоянства размеров каверны не нарушается. Эта схема для плоской пластины дает результаты, близкие к результатам, полученным по схеме Рябушинского. Было предложено и несколько других схем. На рис. 10.10, г, д, е приведены схемы Тулина, Жуковского — Рошко, Лаврентьева. Каждая из них позволяет решить задачу обтекания и, в частности, найти коэффициент лобового сопротивления обтекаемого тела как функцию числа кавитации х. Для этого коэффициента по схемам нескольких авторов для пластины, нормальной к потоку, получена формула [c.402]

Из ЭТОЙ формулы следует, что при наличии суперкаверны коэффициент лобового сопротивления возрастает пропорционально числу кавитации х. [c.405]

В гл. 1,2 приводятся первоначальные сведения о кавитации и методах ее изучения, а также классифицируются основные типы кавитационных течений. В гл. 3 систематически излагаются результаты исследований условий возникновения кавитации и связанные с ними вопросы о прочности жидкости на разрыв, гипотезы о природе ядер кавитации, их равновесии и устойчивости. В гл. 4, 5 рассматривается механика нестационарных каверн, т. е. вопросы роста и схлопывания пузырьков, образующихся из кавитационных ядер, и развитых кавитационных течений, в том числе следов и суперкаверн. Очень важно, что изложение экспериментального материала, как правило, сопро- [c.6]

Иногда наблюдаются колебания, при которых присоединенная каверна сначала растет, а затем схлопывается вследствие захвата жидкости и последующего заполнения каверны с конца зоны кавитации. Максимальная длина присоединенной каверны зависит от поля давления. Каверна может заканчиваться в точке присоединения основного потока жидкости к поверхности тела на некотором расстоянии от передней кромки каверны (линии отрыва) или может простираться далеко за пределы тела до смыкания основного потока с образованием полости,, охватывающей тело, В последнем случае кавитацию называют суперкавитацией. На фиг. 1,6 и 1.7 показаны присоединенные каверны, причем каверна на фиг. 1,7 представляет собой суперкаверну. [c.21]

Присоединенные каверны, следы и суперкаверны [c.187]

В разд. 1.5 присоединенная кавитация была определена как такой тип кавитации, при котором между направляющей поверхностью и свободной поверхностью потока жидкости образуется статистически фиксированная каверна. Основные особенности присоединенных каверн хорошо видны невооруженным глазом, если существуют условия для образования очень длинных каверн. При таких условиях полностью развитой кавитации жидкость отрывается от поверхности тела в начале зоны кавитации и больше уже не присоединяется к ней (фиг. 5.1). В рассматриваемом случае каверна имеет прозрачную поверхность, сквозь которую хорошо видна направляющая поверхность, а пространство между поверхностями каверны и тела заполнено паром или газом, В конце каверны наблюдаются значительные возмущения, и течение здесь, по-видимому, неустойчиво. Длина каверны колеблется с достаточно большой частотой, и создается впечатление, что эти колебания сопровождаются обильными брызгами. Однако вся каверна, кроме ее конца, ведет себя так, как если бы она была частью тела. Можно предполагать, что такое же поле течения существовало бы около твердого тела, образованного смоченной передней частью и свободной поверхностью каверны. Лабораторные исследования подтверждают это предложение, если соответствующим образом учитывается трение на поверхности такого твердого тела. Длинные каверны, возникающие в условиях полностью развитой кавитации, называются также суперкавернами. [c.187]

С достаточно большим расходом в область низкого давления за телом. Жидкость из этой области вытесняется и образуется каверна, наполненная газом. Такие каверны называются вентилируемыми. Для очень длинных каверн существует гидродинамическое подобие границ каверны и окружающего ее потока жидкости, если полностью развитые и вентилируемые течения сравниваются при одном и том же числе кавитации Кь, рассчитанном по действительному давлению в каверне. Это подобие позволяет классифицировать оба случая как суперкаверны и рассматривать большую часть их свойств в разделе, посвященном суперкавитации. [c.188]

ПРИСОЕДИНЕННЫЕ КАВЕРНЫ, СЛЕДЫ И СУПЕРКАВЕРНЫ 189 [c.189]

В некоторых случаях присоединенная каверна может стабилизироваться до такой степени, что ее длина колеблется около среднего значения, но сама она не проходит фазы полного заполнения, отрыва и повторного образования. Цикличность может сохраниться, но периодическое накопление и выброс жидкости, внесенной в каверну обратной струей, будет происходить только в ее концевой зоне. Именно так ведут себя каверны, замыкающиеся на криволинейных хвостовых частях симметричных стоек и погруженных тел (разд. 5.4.4). В этом смысле они являются квазистационарными. Такие квазистационарные каверны, длина которых меньше длины тела, образуются на гидропрофилях, обтекаемых под углом атаки. Длинные суперкаверны, тянущиеся за телом, также стремятся к стационарному состоянию. Ниже в этой главе при рассмотрении суперкавитации будет показано, что прогресс в исследовании стационарных каверн был достигнут благодаря линеаризации, которая не требует учета условий в обратной струе, образующейся в конце каверны. Линейная теория для расчета двумерных профилей с замыкающимися на поверхности тела кавернами была применена в работах [1,26, 39]. Акоста [1] рассматривал плоскую пластинку с каверной, присоединенной на острых передней и задней кромках. Он получил следующие соотношения для длины каверны 1с и коэффициента подъемной силы для пластины с хордой I в зависимости от числа кавитации К и угла атаки а [c.209]

Суперкаверна полной длины (фиг. 5.18) имеет другие особенности. Она простирается в бесконечность , и ее стенки совершенно гладкие и прозрачные, если смотреть на них сбоку (по нормали к оси цилиндра) . Кроме того, наблюдается заметное [c.212]

Особенности поведения каверн, представленных на фиг. 5.16 и 5.17, типичны для многих кавитационных следов и суперкаверн конечной длины как за двумерным, так и за осесимметричными телами. Они связаны с периодическим характером беска-витационных следов за двумерными и некоторыми трехмерными телами Пример периодических колебаний в кавитационном течении за снарядом с плоским донным срезом показан на фиг. 5.19, а. Как и в предыдущих примерах, кавитационные течения в следе имеют колебательный характер. [c.214]

Если длина паровой или газовой каверны становится очень большой по сравнению с размерами тела, то ее называют суперкаверной. Суперкаверны образуются 1) вследствие роста присоединенной каверны или 2) вследствие вытеснения жидкости из гидродинамического следа за счет развития паровой кавитации, как в примерах, описанных в предыдущем разделе, или за счет подвода газа в области низкого давления в следе. При вдуве газа число кавитации уменьшается при неизменной скорости и абсолютном давлении. Это следует из формулы (2.3), где../Сь — число кавитации, выраженное в более общем виде через давление в пузырьке, а не через давление насыщенного пара. Каверны, поддерживаемые за счет подвода газа, называются вентилируемыми. Если в каверну подводится слишком много газа, то она может стать неустойчивой. В этом случае на ее поверхности возникают волны, и она пульсирует по длине и ширине. Другими словами, вентилируемые и паровые каверны, по-видимому, имеют много общего и обе по мере роста становятся более устойчивыми, чем более короткие присоединенные каверны. [c.220]

Ниже мы рассмотрим оба вида суперкаверн, считая при этом, что число кавитации рассчитано по действительному давлению в каверне независимо от того, заполнена она газом или паром. Если это различие несущественно, то будем пользоваться обозначением К если же оно существенно, то будем пользоваться обозначениями Кь и К, как они определены выражениями (2.3) и (2.5). [c.220]

Каверна за цилиндром на фиг. 5.18 представляет собой суперкаверну. Суперкавитационные течения за диском с острыми кромками показаны на фиг. 5.25. На эти течения оказывает влияние сила тяжести. Как и в случае присоединенных каверн, основные особенности суперкавитационного течения около тела заданной формы зависят от числа кавитации К, а также от числа Фруда, если необходимо учитывать силу тяжести. [c.220]

СХЕМЫ СУПЕРКАВЕРН И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ [c.221]

Важной характеристикой суперкаверны является положение точки отрыва потока от тела. Если нет острой кромки, фиксирующей точку отрыва, то нельзя точно сказать, где именно он произойдет. Экспериментально установлено, что в случае сравнительно тупых тел отрыв течения с образованием паровых каверн происходит вблизи той точки поверхности, в которой давление падает до давления насыщенного пара. В действительности положение точки отрыва зависит от размеров тела, так как поверхностное натяжение больше в случае малых каверн, [c.221]

Другая важная особенность суперкаверны состоит в том, что возмущения в ее конце должны иметь такой же характер, как описанные в разд. 5.3. Здесь образуется обратная струя, а сама каверна может пульсировать (разд. 5.4). Селф и Рипкен [71] описали осесимметричные суперкаверны, полученные в вертикальной гидродинамической трубе. Они обнаружили, что в случае каверн умеренной длины возвратное течение, заполнение и отрыв могут повторяться почти регулярно. Однако с увеличением длины каверны заполнение становится частичным, а отрыв менее регулярным. С другой стороны, в случае длинных горизонтальных каверн обратная струя падает на стенку каверны и уносится высокоскоростным потоком, образующим поверхность каверны. В результате также происходит частичное заполнение каверны. Райхардт [60] показал, что именно к такому типу каверн относятся вентилируемые суперкаверны за дисками (фиг. 5.26). Хотя концевая зона длинной каверны (вертикальной или горизонтальной) может оставаться нестационарной, ее передняя зона может быть почти стационарной. Как отмечали Зильберман и Сонг [75], в некоторых особых случаях эта стационарность может быть нарушена чрезмерно сильной вентиляцией. [c.222]

Суперкаверны обладают некоторыми свойствами классических струйных течений. Внутри каверны давление практически постоянно, а стенки каверны по существу представляют собой свободные поверхности, на которых скорость жидкости постоянна. Однако из-за того, что форма свободной поверхности неизвестна, сильно затрудняется теоретическое рассмотрение, за исключением классических двумерных случаев, изученных Гельмгольцем [37]. Теории Кирхгофа [43] течений со свободными линиями тока дает точные решения для двумерных каверн, простирающихся в бесконечность в стационарном безвихревом течении жидкости постоянной плотности. Этот случай соответствует предельному состоянию кавитации, когда К=0. Метод Кирхгофа не дает решений для каверн конечных размеров при К>0, так как в этом случае свободные линии тока смыкаются на конеч- [c.222]

Фиг. 5.26. Обратная струя в вентилируемых суперкавернах за дисками [60].

Фиг. 5.35. Зависимость коэффициента лобового сопротивления Со круглых дисков с суперкавернами от числа кавитации Кь [44].

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...