Влияние развития кавитации

Влияние развития кавитации [c.338]

Все эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что кавитационные испытания не позволяют надежно определить момент возникновения кавитации в гидравлических машинах. Такие испытания являются прекрасным способом определения влияния развития кавитации на характеристики, и именно с этой целью они и проводились. [c.642]

При возникновении кавитация пренебрежимо мало влияет на структуру потока, однако при ее развитии это влияние становится все более существенным и в стадии развитой кавитации поток приобретает совершенно новые формы. Каверны конечных размеров, заполненные смесью пара и выделившихся газов, могут занимать в потоке значительное место, а их поверхности служат жидкими границами течения. [c.400]

В книге изложены вопросы, связанные с возникновением и развитием кавитации а различных гидравлических сопротивлениях. Показано влияние кавитации на расходные характеристики, гидродинамические условия и эрозию материалов разнообразных технических устройств. Приведены методы расчета и выбора типа, геометрических характеристик и пропускной способности гидравлических устройств, применение которых гарантирует бескавитационную работу при заданных параметрах потока среды. [c.87]

В качестве примера различных стадий развития кавитации рассмотрим процессы, происходящие в сопле Вентури, изображенном на рис. 8, и их влияние на его пропускную способность. Характеристика сопла Вентури AH=f(Q), где АН — гидравлические потери в сопле и Q — расход, приведена на рис. 11. [c.26]

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]

Поскольку достоверность всех этих опытов не вызывает сомнения, то на основе полученных данных можно сделать вывод, что влияние скорости потока на кавитационную эрозию меняется в зависимости от ряда факторов. Основными из них, - при прочих равных условиях, являются, как это будет показано дальше, степень развития кавитации и продолжительность ее действия. Помимо этого, большое значение имеют и физические свойства жидкости. Так, в опытах с ртутью в качестве кавитирующей жидкости [78] было отмечено уменьшение интенсивности эрозии с увеличением скорости потока. По-видимому, в этом случае большая плотность жидкости является основным фактором, определяющим степень кавитационного разрушения поверхности. [c.33]

Следовательно, влияние давления потока на кавитационную эрозию, так же как и влияние скорости не постоянно, а зависит от сочетания факторов, определяющих степень развития кавитации. [c.34]

Влияние степени развития кавитации на интенсивность разрушения ограждающих поток поверхностей была отмечена в ряде экспериментов [74, 77, 111]- Установлено, что интенсивность эрозии первоначально возрастает с развитием кавитации, достигает максимума, а затем уменьшается. Строго зафиксировать момент максимальной интенсивности эрозии пока не представляется возможным, поскольку степень развития кавитации является весьма относительным качественным понятием и не может быть выражена в каких-либо единицах. Опыты, проводившиеся с соплом Вентури [77], показали, что максимальная интенсивность кавитационной эрозии имела место при первом появлении устойчивой кольцеобразной кавитационной зоны. Придерживаясь проведенной нами ранее градации развития кавитации, этот момент можно считать соответствующим ранней стадии частично развившейся кавитации. [c.34]

Стадии развития кавитации (начальная, частично развившаяся и полностью развившаяся кавитации) в гидравлических машинах обычно определяют по степени их влияния на энергетические характеристики рассматриваемой машины. Так, например, при испытаниях насосов в качестве начала кавитации зачастую рассматривают режим, при котором происходит вызванное кавитацией падение к. п. д. (или напора) на 2%. Срывом работы насоса называют режим, при котором уменьшение к. п. д. достигает 10%. С точки зрения износа гидромашин вследствие кавитационной эрозии такое определение стадий развития кавитации (а в особенности начальной кавитации) нельзя считать правильным. [c.50]

Как показали визуальные наблюдения потока в различных гидравлических машинах, очень часто кавитационные явления наблюдаются почти при всех эксплуатационных режимах, включая режимы, близкие к оптимальным [93, 101, 117]. С изменением режима работы рассматриваемой машины происходит только изменение интенсивности кавитации. Если при режимах минимальной и форсированной мощности (производительности) сильно развитые кавитационные явления носят общий характер и существенно влияют на к. п. д. или величину напора, то при режимах, близких к оптимальному, имеются отдельные очаги начальной или частично развившейся кавитации (кавитация на кромках лопастей, щелевая, неровностей поверхности и т. д.), которая не оказывает заметного влияния на характеристики машины, но может быть причиной кавитационной эрозии. При этом уместно напомнить, что наибольшая интенсивность кавитационной эрозии приходится на начальные стадии развития кавитации (см. 4). [c.50]

Таким образом, при рассмотрении развития кавитации в гидромашинах нужно учитывать и такие режимы, при которых кавитация не оказывает еще влияния на внешние энергетические характеристики, но является опасной с точки зрения кавитационной эрозии. Для правильного определения этих режимов необходимы количественные параметры, точно определяющие степень развития кавитации. В настоящее время используется достаточно большое количество различных безразмерных параметров кавитации. [c.50]

На основе ряда теоретических и экспериментальных исследований [22, 31] проследим за изменением гидродинамических характеристик потока, происходящим в рабочих органах реактивных турбин при изменении режима их работы, и влиянием этих изменений на возникновение и развитие кавитации. [c.118]

Наряду с техническими и организационными сложностями проведение испытаний крупных гидромашин, в особенности турбин, затруднено и тем, что принятая в современной практике методика оценки развития кавитации по степени ее влияния на энергетические характеристики машины, непригодна при исследованиях кавитационной эрозии. [c.123]

Помимо этого, в насосах с рабочими колесами полуоткрытого типа большое влияние на интенсивность развития кавитации и кавитационной эрозии оказывает величина зазора между торцами лопастей и крышкой насоса. С увеличением этого зазора усиливается перетекание жидкости с выпуклой стороны лопасти на вогнутую, что вызывает стеснение основного потока и возрастание скорости течения в межлопастных каналах рабочего колеса. Кроме того, в зазоре особенно при его большой величине возникает щелевая кавитация, степень развития которой зависит от формы и геометрических размеров лопасти. [c.135]

Карелин В. Я- Влияние гидродинамических условий, физических свойств и состояния жидкости на начало и развитие кавитации. Сборник трудов jYs 4 кафедры НВЭ МИСИ им. В. В. Куйбышева, М., Госэнергоиздат, 1962. [c.178]

Для выяснения механизма кавитационной эрозии в опытах широко используются ультразвуковые методы обнаружения опасных стадий развития кавитации, исследуется влияние изменений физических [c.8]

Учет взаимного влияния профилей на их гидродинамические характеристики при различных степенях развития кавитации оказывается в настоящее время особенно актуальным в связи с существующей тенденцией роста единичных мощностей и форсирования рабочего процесса лопастных механизмов. Так как в реальных [c.19]

Эффект влияния статического давления (напора) на условия зарождения и развития кавитации, на обратное качество профиля и его компоненты (Су, Сх) изучался посредством проведения серии экспериментов с изолированными профилями на кавитационной гидродинамической трубе [Л. 21, 27]. Для испытаний были выбраны профили и Кларк Уц,7. Хорда и размах профиля 30 [c.30]

Влияние статического давления на условия зарождения и развития кавитации, т. е. на коэффициент йа начала кавитации и параметры ко/1, К11, характеризующие геометрически области на профиле, опасные в отношении эрозии, представлено на рис. 1-27. Из графиков зависимости Нет — видно, что коэффициент кавитации имеет тенденцию, хотя и незначительную, увеличиваться с возрастанием Нет, т. е. кавитация на профиле раньше возникает при более высоком значении Нет- [c.35]

Рис. 1-27. Влияние статического давления на условия возникновения и развития кавитации для профиля Кларк Уц,7.

Для определения влияния кавитационного парамет- ра kd на характеристики насосов была проведена серия испытаний с различным fed при фиксированных значениях расхода и оборотов. Результаты представлены для Ф=0,25 на рис. 7-21. Как видно, кривые коэффициента напора -ф и мощности р для всех рабочих колес по мере развития кавитации вначале (fed = 0,5ч-0,18) незначительно растут, а затем уже падают, в то время как к. и. д. в соответствующих режимах только уменьщается. [c.145]

Основными факторами, влияющими на возникновение и последующее развитие кавитации в потоках жидкости, являются форма границ течения, параметры течения (абсолютное давление и скорость) и критическое давление Ркр, при котором могут образовываться пузырьки или возникать каверны. Однако, как показано в следующих главах, на зависимость критического давления от формы границ, давления и скорости могут существенно влиять другие факторы. К ним относятся свойства жидкости (например, вязкость, поверхностное натяжение, параметры, характеризующие испарение), любые твердые или газообразные примеси, которые могут быть взвешенными или растворенными в жидкости, и состояние граничных поверхностей, включая их чистоту и трещины, в которых могут находиться нерастворенные газы. Кроме динамики течения для больших перемещающихся или присоединенных каверн существенное значение имеют градиенты давления, обусловленные силами тяжести. Наконец, физические размеры границ течения могут оказывать существенное влияние не только на размеры каверн, но и на зависимость от некоторых параметров основного течения и течения в пограничном слое. При выводе критерия подобия невозможно учесть все эти факторы. Поэтому обычно на практике используют основной параметр, выведенный из элементарных условий подобия, и учитывают влияние других факторов как отклонения от основного закона подобия. [c.62]

Обращаясь к вопросу о примесях, заметим в первую очередь, что не все посторонние добавки оказывают влияние на развитие кавитации. Примеси могут играть заметную роль лишь в том случае, если они влияют на процессы образования, роста и схлопывания каверн. Чтобы вызвать существенные изменения роста или схлопывания существующих каверн, примесь должна заметно изменять такие физические свойства, как вязкость, плотность, поверхностное натяжение, а также теплофизические свойства и т. д. Для этого примесь обычно должна присутствовать в таких больших количествах, что она становится уже не примесью, а составной частью системы. Поэтому будем рассматривать такие примеси, которые влияют на образование каверн, создавая в жидкости слабые места . [c.81]

Практически во всех случаях течения жидкости ее сжимаемостью можно пренебречь, поскольку изменения давления в процессе течения весьма малы по сравнению с объемным модулем упругости жидкости. Поэтому в кавитационных течениях сжимаемость не влияет ни на развитие кавитации, ни на форму каверны. Она приобретает важное значение лишь на последних стадиях схлопывания и оказывает влияние на давление при схлопывании каверны (гл. 4). По этой причине обычно удобнее рассматривать явление схлопывания в зависимости от величины объемного модуля упругости жидкости й скорости звука в ней, которые определяются как плотностью, так и сжимаемостью жидкости. [c.113]

Имеются некоторые качественные данные, согласно которым масштабный эффект, связанный с задержкой по времени, меньше влияет на частично и полностью развитую кавитацию по сравнению с ее начальной стадией. Это согласуется с представлением о том, что время начального роста ядра является основным фактором, влияющим на задержку возникновения кавитации, в то время как скорость парообразования, по-видимому, оказывает определяющее влияние на рост пузырей ц установление отдельных фаз присоединенной кавитации. Одним из проявлений слабого влияния этого масштабного эффекта можно считать качественное соответствие между наблюдаемыми длинами неподвижных каверн и протяженностью зоны низкого давления на теле по мере уменьшения К, начиная от условий возникновения кавитации. Рассмотрим не полностью развитую каверну длиной X (безразмерная длина), образовавшуюся на теле с распределением Кт, представленном на фиг. 6.1. Предположим, что течение имеет те же скорости, что и при определении К - Кх — идеальное число кавитации для такой же каверны с такой же относительной длиной на бесконечно длинном теле, а — экспериментально определенное значение числа кавитации. Так как задержка в возникновении кавитации является свойством данного потока жидкости в канале и так как она неизменна, можно предположить, что площадь Ах, соответствующая задержке роста частично развитой каверны, будет равна площади А, соответствующей возникновению кавитации. Если [c.298]

ЭТО действительно так, то разница между Кх и К будет значительно меньше разницы между Кг и К другими словами, результаты, полученные на модели, должны достаточно точно описывать стационарные каверны, образующиеся на натурном объекте в условиях частично и полностью развитой кавитации. Этот вывод является обнадеживающим, так как только в этом случае можно оценить влияние кавитации на рабочие характеристики натурных объектов. [c.299]

Итак, основными факторами, определяющими масштабный эффект при возникновении кавитации, являются такие факторы, от которых зависит эффективная прочность жидкости на разрыв, в то время как основными факторами, которые определяют масштабный эффект при развитой кавитации (относительно большие каверны), являются термодинамические свойства жидкости и сила тяжести. Термодинамические свойства холодной воды оказывают очень слабое влияние, поскольку плотность пара очень низка. [c.312]

Так как нас интересует влияние кавитации на течение и силы взаимодействия, начнем с рассмотрения влияния возникновения кавитации, а затем рассмотрим ее влияние на стадии развития. Остановимся на типичных случаях периодических перемещающихся каверн и присоединенных каверн различной конечной длины. Отклонение потока жидкости в этих случаях зависит от размера области, занятой каверной в данный момент времени. [c.317]

ВЛИЯНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ КАВИТАЦИИ [c.317]

ОТ числа Рейнольдса. Таким образом, вследствие трения кривая Kf становится круче и опускается еще ниже. Суммарное влияние на развитие кавитации в канале будет зависеть от внешних условий, которые определяют положение кривой /С/ относительно кривой Кго- Так, например, если жидкость вытекает из трубки Вентури в атмосферу через отрезок трубы, то, с одной стороны, ПОД действием трения кавитация будет уменьшаться при данном расходе жидкости. С другой стороны, если давление вверху по потоку задано, а давление внизу по потоку изменяется, чтобы обеспечить требуемый расход жидкости, то трение будет способствовать возникновению кавитации. [c.338]

Кривые Кю и /С/ на фиг. 7.9, б и 7.10, б были рассчитаны для условий бескавитационного течения. Последствия развития кавитации были более или менее подробно рассмотрены в предыдущих разделах этой главы. По мере развития кавитации число Kf непрерывно изменяется. Кривая Кю имеет смысл только в зонах бескавитационного течения. Эти изменения обычно несущественны для конструктора, поскольку такие кривые строятся главным образом для оценки пределов бескавитационного режима работы. Если кривые свидетельствуют об опасности возникновения кавитации в требуемом рабочем диапазоне, то конструктор, очевидно, попытается изменить канал таким образом, чтобы исключить эту опасность. Однако в некоторых обстоятельствах режим работы со значительной кавитацией может быть необходимым или желательным. В этом случае необходимо попытаться оценить влияние кавитационной зоны на диаграмму и соответственно изменить ее. [c.338]

Таким образом, существенное влияние могут оказывать термодинамические параметры. В частности, это относится к гидравлическим машинам, работающим на горячей воде или других жидкостях с высоким давлением насыщенного пара [18, 40, 45]. Как показано в гл. 6, согласно имеющимся данным, термодинамические параметры оказывают наиболее существенное влияние на более поздних стадиях развития кавитации при сравнительно большом объеме, занимаемом кавернами. По-видимому, масштабные эффекты, существенные для возникновения кавитации, связаны с факторами, влияющими на эффективную прочность жидкости на разрыв. [c.548]

Однако, как указывалось ранее, кавитационное разрушение, по-видимому, примерно постоянно при умеренных изменениях степени развития кавитации. Поэтому создается впечатление, что наблюдаемые изменения интенсивности разрушения обусловлены изменениями содержания воздушных и газовых ядер, а не изменениями плотности давления насыщенного пара. Обычно в природной воде содержится слишком мало газа, чтобы он мог оказывать сколько-нибудь ощутимое влияние на давление схлопывания, а следовательно, и на гидродинамическое воздействие, которое приводит к разрушению. Однако изменения содержания газа наряду с изменениями концентрации и типа ядер будут влиять на средний размер перемещающихся каверн. Установлено, что небольшое изменение среднего размера может оказывать существенное влияние на интенсивность разрушения. Чем больше средний размер, тем больше интенсивность разрушения. Если время роста ядер одинаково, то большее ядро вырастает в каверну больше среднего размера. Однако каверны, образующиеся из больших ядер, начинают расти раньше и повторное их развитие после схлопывания более вероятно, чем в случае каверн, выросших нз малых ядер. Вообще высокое содержание газа и ядер обнаруживается в весенние и летние месяцы, которые в соответствии с имеющимися данными являются также сезонами максимальных интенсивностей разрушения. [c.622]

На фиг. 11.9 приведены некоторые экспериментальные характеристики, полученные на основании результатов испытаний трех насосов Л, В и С в этой лаборатории. Для насосов Л и С первое отклонение напора Н происходит в сторону понижения, а для насоса В в сторону повышения. В каждом случае общее отклонение значительно превышает пределы точности экспериментов. Более того, только в случае насоса А не появляется признаков изменения напора до момента резкого, почти вертикального его падения. Единственное приемлемое объяснение замеченных отклонений напора состоит в том, что точка возникновения кавитации соответствует гораздо более высокому значению а, чем можно было предполагать, и что кавитация постепенно сказывается на характеристиках до момента достижения определенной степени развития кавитации. Существование кавитации при гораздо более высоком значении а, чем соответствующее любому наблюдаемому влиянию кавитации на характеристики, подтверждено также фотографиями, полученными в эксперименте с диагональными насосами [17]. Увеличение напора насоса В на ранних стадиях развития кавитации подобно увеличению подъемной силы изолированных тонких профилей с острой кромкой и этих профилей в замед- [c.640]

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

Влияние кавитации на работу данной гидравлической машины (увеличение потерь энергии, усиление шума и вибраций, кавитационная эрозия) не постоянно и зависит от стеиени развития кавитации. Деление процесса развития кавитации на различные стадии в известной мере условно, однако обычно принято различать начальную, частично развившуюся и полностью развившуюся кавитации. [c.25]

Состояние направляющей поток поверхности также оказывает большое влияние на начало и интенсивность кавитационной эрозии. При прочих равных условиях наличие неровностей и шероховатость обтекаемой поверхности, как правило, ускоряют кавитационный износ. Вопросам кавитационной эрозии, вызванной неровностями поверхности, посвящено большое количество экспериментальных и теоретических исследований, из которых особо необходимо отметить работы д-ра техн. наук К. К. Шальнева [54]. Подавляющее большинство опытов по изучению процессов кавитации и кавитационной эрозии, проводилось и проводится с водой в качестве рабочей среды. В то же время свойства жидкости не-содшенно оказывают влияние на возникновение и развитие кавитации, а следовательно, и на интенсивность кавитационной эрозии. Это влияние проявляется двумя различными путями [c.37]

При изучении одновременного воздействия иа рабочую поверхность взвешенных наносов и кавитации бо.аьшой теоретический и практический интерес представляют две проблемы. Первая заключается в установлении влияния взвешенных наносов на возникновение и развитие кавитации в потоке жидкости. Вторая сводится к определению интенсивности суммарного кавитационно-абразивного износа при различных соотношениях каждого из разрушающих процессов в отдельности. Обе эти проблемы остаются нерешенными до настоящего времени. Основной причиной такого положения являются недостаточность опытных данных и трудности в выявлении роли каждого из этих процессов в разрушении деталей гидромашин. [c.106]

В работах [ 73, 91] было изучено влияние ультршвука в кавитационном режиме на кинетику цементации в механическом агитаторе и в реакторе с кипящим слоем частиц металла-цементатора. В качестве источника ультразвука был использован ультразвуковой диспергатор УЗДН-1У-4,2 с резонансной частотой. 22 кГц. Цементацию проводили в ультразвуковом поле с развитой кавитацией при интенсивности от 6,0 10 до 34,0 X X Ю Вт/м . Наличие и интенсивность кавитации оценивали по разрушению алюминиевой фольги. На рис. 41 (см. также рис. 26) показана лабораторная установка, в которой проводили исследования. [c.90]

Большое внимание в книге уделено вопросам методики моделирования кавитационных течений (гл. 2, 6). В частности, в гл. 6 подробно обсуждаются различные точки зрения на так называемый масштабный эффект в различных стадиях развития кавитации. В гл. 7 собраны и обстоятельно рассмотрены вопросы влияния кавитации на гидродинамические характеристики элементов конструкций различных аппаратов и гидромашин (гидрокрылья и стойки, направляющие лопатки, решетки и т. д.). В гл. 8 рассмотрены вопросы механического воздействия кавитации на материалы. [c.7]

В данной главе рассмотрены лишь некоторые проблемы механики осесимметричных и двумерных суперкаверн, демонстрирующие некоторые основные особенности течений с полностью развитой кавитацией. Важными проблемами также являются задача о произвольной трехмерной суперкаверне (включая треугольные гидрокрылья и гидрокрылья конечного размаха, а также тела вращения под углом атаки), влияние силы тяжести (включая задачи о входе в воду и о движении вблизи свободной поверхности воды), суперкавитация решеток и винтов, а также задача о гидроупругости при суперкавитации. Последняя связана с нестационарностью каверны, обусловленной ускорением или колебаниями и вибрацией тела, на котором она образуется. Изменение сил и моментов, а также длины каверны в зависимости от динамических параметров и числа кавитации рассматривалось во многих работах, включая [27, 42, 78, 83, 96]. Помимо литературы, цитированной в данной главе, дополнительные сведения по всем этим и другим вопросам можно найти в кратком библиографическом списке, приведенном в конце главы. Список работ, в которых рассматриваются подводные крылья и решетки, приводится в гл. 7. Глава 12 посвящена задачам, связанным с поверхностями раздела и входом тел в воду. [c.250]

Шероховатость может взаимодействовать с бескавитационным течением в пограничном слое на теле или какой-либо поверхности и таким образом оказывать влияние на возникновение и развитие кавитации. Отдельные элементы шероховатости создают высокие местные скорости и содействуют развитию турбулентности в окрестности препятствия. Распределенная шероховатость вызывает изменение скоростн и турбулентности по [c.286]

Влияние развития каверны конечного размера на гидрокрыло аналогично ее влиянию на криволинейный канал. Оно изменяет эффективную форму гидрокрыла и, следовательно, распределение давления. Вследствие развития кавитации минимальное давление на поверхности с присоединенной каверной ограничивается величиной давления насыщенного пара. Поскольку две стороны гидрокрыла не являются независимыми друг от друга, развитие каверны конечного размера на одной из них будет влиять на распределение давления на другой. Суммарное влияние каверны, присоединенной к верхней (низкое давление) поверхности, обычно сводится к уменьшению циркуляции и, следовательно, к уменьшению подъемной силы. Это согласуется с физическим ограничением величины минимального давления на поверхности с присоединенной каверной. Что касается суммарного влияния на течение, то в присутствии каверны уменьшается угол отклонения потока гидрокрылом и увеличивается сопротивление потока. [c.347]

В большинстве случаев влияние кавитационного разрушения на рабочие характеристики меньше, когда оборудование работает в условиях развитой кавитации, а не в бескавитационных условиях. При этом основной поток минует часть разрушенной поверхности и поэтому не подверн ен ее влиянию. Следует подчеркнуть, что в данном разделе рассматривались проблемы, связанные с разрушенными поверхностями, а не с присутствием или отсутствием кавитационной каверны. [c.625]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...