Каверны, заполненные газом

Рис. 42. Обтекание тел с образованием вихревой зоны (схема а ) и каверны, заполненной газом или покоящейся жидкостью (схема 6)).

Динамическое подобие при течении с кавернами, заполненными газом [c.65]

Согласно выражению (4.4), при уменьшении / до О скорость и стремится к бесконечности. Чтобы избежать этого, Рэлей вместо каверны с нулевым или постоянным внутренним давлением рассмотрел каверну, заполненную газом, которая сжимается изотермически. В этом случае работа внешних сил, совершаемая над системой и определяемая уравнением (4.3), равна сумме кинетической энергии жидкости, определяемой уравнением [c.127]

Каверны, заполненные газом 309 [c.309]

Кавитационное изнашивание возникает при перемещении потока жидкости относительно поверхности твердого тела в случае разрыва сплошности этой жидкости, образования каверн, заполненных газом (паром), и последующего захлопывания каверн вблизи поверхности с большой скоростью. При этом ударные волны многократно воздействуют на участок поверхности и приводят к усталостному разрушению последней. [c.141]

Кавитацией называют кипение жидкости при понижении давления до давления насыщенных паров. При этом в жидкости образуются полости (каверны), заполненные парами и выделившимися из нее газами. Кавитация вредна, так как снижает пропускную способность труб и насадок, а также КПД гидромашин, вызывает вибрацию и механические повреждения и поэтому не должна допускаться. [c.11]

В тех местах потока, где давление падает до этого значения, происходит нарушение сплошности течения и образуется область, заполненная пузырьками, внутри которых находятся пары жидкости или газ, выделившийся из раствора. Это явление называется кавитацией. Начальную стадию кавитации можно трактовать как явление закипания жидкости при понижении давления. При дальнейшем понижении давления мелкие пузырьки объединяются и в потоке возникают большие полости— каверны, заполненные выделившимися из жидкости газами и парами жидкости. [c.32]

Истечение жидкости через рабочее окно связано, как правило, со значительным падением давления. Если давление при этом падает ниже давления упругости паров рабочей жидкости, то в потоке жидкости появляются области (каверны), заполненные выделившимися парами ее или газами. Образующиеся каверны растут, движутся вместе с потоком и разрушаются за рабочей щелью с возникновением ударного повышения давления. Это явление, называемое кавитацией, может приводить к эрозионному разрушению материала. В связи с этим в золотниковых парах рекомендуется применять материалы с повышенной твердостью (не ниже HR 50) (табл. 93). [c.131]

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности быстродвижущегося потока жидкости с образованием в нем пузырей (каверн), заполненных парами жидкости и газами. Кавитация возникает в тех участках потока, где в результате турбулентных возмущений при обтекании препятствий и впадин, изменении направления, сужении проходных сечений и т.п. происходит местное понижение давления (Ниже определенного критического значения (обычно ниже давления насыщенных паров при данной температуре). При снижении давления ниже критического жидкость не выдерживает растягивающих напряжений и разрывается. [c.7]

Нарушение сплошности движущейся капельной жидкости, ее разрыва под действием растягивающих растяжений, возникающих при разрежении в рассматриваемой точке жидкости, называется кавитацией. При разрыве капельной жидкости образуются полости - кавитационные пузырьки, или каверны, заполненные паром, газом или их смесью. Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического. Критическое давление, при котором происходит разрыв жидкости, зависит от многих факторов чистоты жидкости, содержания газа, состояния поверхности, на которой возникает кавитация. [c.17]

В цилиндрическом насадке с острой входной кромкой минимальное давление, как уже отмечалось, достигается в сжатом сечении струи в вихревой зоне, находящейся вблизи стенки насадка. Следовательно, именно в этой области начинает образовываться кавитационная зона - каверна, заполненная паром или газом. Кавитация начинается у стенок насадка, вблизи узкого сечения. В центральной части потока в это время видимой кавитации не наблюдается. Центральная часть потока (ядро потока) в начальных стадиях кавитации движется в виде свободной струи, окруженной смесью пара и жидкости. По мере увеличения скорости истечения при постоянном противодавлении либо при уменьшении противодавления (при постоянной скорости истечения) происходит расширение кавитационной зоны. Она распространяется по длине насадка вниз по течению. Длина зоны каЕ (тации характеризует степень развития кавитации в потоке. Критерием динамического подобия условий кавитационного течения является число кавитации х в некоторых случаях кавитация зависит также от чисел Рейнольдса и Вебера [17]. Изменять величину числа кавитации можно за счет скорости истечения, противодавления р2, а также за счет давления насыщенных паров. [c.113]

Число кавитации было выражено через давление в пузырьке Рь (2.3) и давление насыщенного пара р (2.5). Последнее выражение применимо в тех случаях, когда поведение каверны в основном определяется испарением жидкости внутрь каверны. Однако каверна может быть заполнена неконденсирующимся газом. Заполненные газом и паром каверны динамически [c.65]

Двуокись углерода далеко не всегда можно считать настоящим газом. Однако ее тройная точка (температура, при которой все фазы — твердая, жидкая и газообразная — находятся в равновесии) соответствует 216 К, а критическая температура - 304 К. Таким образом, при температуре ниже 304 К двуокись углерода может существовать в жидком виде. При комнатной температуре давление насыщенного пара двуокиси углерода составляет 60 ат, а критическое давление —75 ат. Можно только гадать о том, какие термодинамические процессы происходят при образовании и схлопывании каверн, заполненных смесями водяного пара и двуокиси углерода. Почти определенно можно сказать, что этот процесс не является адиабатическим как при расширении, так и при схлопывании пузырька. Вполне вероятно, что в процессе схлопывания часть двуокиси углерода вновь растворяется в окружающей жидкости, а часть конденсируется и переходит в жидкое состояние. Такой процесс объяснил бы возникновение при схлопывании высоких давлений, способных вызвать наблюдаемое разрушение. Можно отметить, что в данном конкретном случае давление, при котором развивалась кавитация, было, вероятно, гораздо выше атмосферного следовательно, количество водяного пара в кавернах было пренебрежимо мало. [c.165]

Как было показано в предыдущих разделах этой главы, исследования заполненных газом сферических пузырьков в сжимаемых жидкостях позволяют предполагать, что при начальном схлопывании каверна имеет ненулевой минимальный радиус, а затем вновь расширяется и колеблется. (Следует заметить, что полученный при этом конечный минимальный размер пузырька может быть слишком мал для оптических наблюдений.) Результаты обработки экспериментальных данных для одной из перемещающихся каверн (фиг. 4.1) представлены на фиг. 4.19. Объем каверны при первом повторном образовании составляет 65% от объема исходной каверны. Это означает, что в процессе [c.174]

Обычно стационарные гидродинамические характеристики тел, свободно движущихся в жидкости, можно удовлетворительно исследовать в универсальных гидродинамических трубах или в трубах со свободной поверхностью. Напротив, нестационарные присоединенные каверны, образующиеся за телами, пересекающими поверхность раздела жидкости и газообразной атмосферы, имеют особые нестационарные характеристики, рассматриваемые в гл. 12. В процессе образования такие каверны заполнены газом. Они могут оставаться заполненными газом в течение всего времени существования или превращаются в паровые каверны перед тем, как исчезнуть, в зависимости от изменения скорости с глубиной на последних стадиях подводного движения. Более того, траектория тела зависит от соотношения гидродинамических сил и ориентации тела в различные моменты времени. При самом прямом методе исследования этой задачи тело выстреливают в газообразной атмосфере над поверхностью раздела с соответствующей скоростью, углом наклона траектории и ориентацией и наблюдают за его движением и поведением каверны. Для исследования на уменьшенных моделях может потребоваться также моделирование атмосферного давления с помощью газов, отличающихся от воздуха (разд. 12.4). Такие эксперименты проводятся в баллистической камере с регулируемой атмосферой. [c.587]

Когда направляющая поверхность пересекает поверхность раздела, например поверхность океана, могут образоваться каверны, заполненные воздухом. Поэтому при рассмотрении каверн, образующихся вблизи поверхности раздела, всегда следует выяснить, не содержится ли в ней наряду с паром жидкости какой-нибудь посторонний газ. Если газ содержится в достаточных количествах, каверны могут образовываться и существовать при более высоком внешнем давлении ра или при более низкой скорости 1/о. Это предостережение относится также к случаям, когда вблизи каверны имеются источники газа. Очевидным источником такого типа является выхлоп продуктов сгорания самоходных судов. [c.652]

При достаточно больших местных скоростях, согласно интегралу Бернулли, в жидкости должны были бы появляться отрицательные давления. Вместо этого обычно в зонах больших скоростей наблюдается образование каверн, заполненных парами и газами. Это явление называется кавитацией. [c.15]

Развитой кавитацией называется такое течение, при котором за телом образуется стационарная или квазистационарная каверна, заполненная парами или газами (рис. 2). [c.40]

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]

Для второй формы уноса газа (периодически отрывающимися порциями) характерно заполнение значительной части каверны пеной. [c.213]

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности потока жидкости, который происходит на тех участках где местное давление, понижаясь, достигает критического значения. Этот процесс сопровождается образованием большого количества пузырьков, наполненных преимущественно парами жидкости, а также газами, выделившимися из раствора. Образование пузырьков имеет много общего с кипением жидкости, в связи с чем эти два процесса часто отождествляют, а в качестве критического давления, при котором начинается кавитация, принимают давление насыщенных паров жидкости при данной температуре. Находясь в области пониженного давления, пузырьки растут и превраш,аются в большие кавитационные пузыри-каверны. Затем пузыри уносятся потоком в область с давлением выше критического, где происходит их разрушение. Таким образом, в потоке создается довольно четко выраженная кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками. [c.22]

Примерами течений с нарушением сплошности могут служить кавитационные каверны (полости), заполненные парами жидкости и воздухом, срывные зоны за плохо обтекаемыми телами, струи плотной среды в окружении жидкости (газа) малой плотности, водосливы через преграду и из-под щита, течения, относящиеся к задачам транспорта на воздушных подушках . Некоторые из перечисленных задач, и в первую очередь — гидротехнические, связанные с движением воды в поле тяжести и имеющие часто существенно пространственный характер, представляют значительные математические трудности и не могут быть изложены на страницах настоящего учебника ). [c.204]

Другим явлением, наблюдающимся при течении жидкостей с большой скоростью и при небольших абсолютных давлениях, является кавитация — появление в жидкости каверн, представляющих собой области, заполненные парами или газами, выделившимися из жидкости. Каверны могут быть микроскопическими или же большими по величине. При кавитации происходит разрыв сплошности течения и по этой причине часто существенно меняются характеристики потоков. При некоторых упрощающих допущениях стационарные кавитационные течения [c.452]

Опыты показали, что передняя часть каверны обладает достаточно гладкими границами, тогда как в задней части ее имеется область существенно нестационарного движения, заполненная клокочущей пеной, уносящей отдельными сгустками поддуваемый в каверну воздух. При некоторых режимах в задней части каверны образуются два полых вихревых шнура, по которым из каверны уносится воздух. Теоретически была приближенно определена связь между интенсивностью циркуляции вокруг каверны, ее размерами и числом Фруда, а также были проведены измерения уноса газа. Из теоретической оценки полудлины каверны I в невесомой жидкости следует, что величина 1о почти постоянна для данного насадка. Приближенный расчет расширения каверны строится с помощью уравнения количества движения или уравнения энергии для радиального движения каждого поперечного жидкого сечения. Контуры каверн, вычисленные предложенным способом, хорошо совпадают с опытными данными (Г. В. Логвинович, 1954). Приближенная постановка задачи об отрывном обтекании тонкого осесимметричного тела методом источников и стоков рассмотрена также С. С. Григоряном (1959). С уменьшением числа кавита- [c.42]

В настоящее время кавитацией называют нарушение сплошности жидкости, т.е. образование под действием динамического давления в ней полостей - кавитационных пузырьков или каверн, заполненных газом или паром этой жидкости или их смесью [1,2]. В кинетической теории жидкости [31, которая объясняет явление кавитации, и во многих других работах [2, 4-7] указывается, что разрыв при растяжении жидкости всегда начинается в каком-либо "слабом месте - кавитационном ядре, например, на поверхности микроскопического пузырька, у трещин в стенке устройства, в мехпри-меси и т.д. При растяжении жидкости под действием разности давлений, вызванной динамикой течения жидкости или волновыми колебаниями в ней, объем полости пузырька увеличивается, а от давления сжатия кавитационный пузырек уменьшается и в заключительной стадии смыкания, которая происходит с высокой скоростью. [c.144]

Из многочисленных эффектов, которые приходится изучать в связи с задачей о нестационарных кавернах, наиболее труден для математического исследования именно тот, который имеет, по-видимому, наиболее важное физическое значение и которому долгое время уделялось гораздо меньше внимания, чем следовало бы. Речь идет о замене модели несжимаемой жидкости моделью сжимаемой жидкости с известным объемным модулем упругости. Как мы уже отмечали, Рэлей не рассматривал эту задачу. Несколькими годами позже Херринг [14], решая задачу о подводном взрыве, исследовал случаи произвольного изменения давления внутри каверны и ввел поправку первого приближения на сжимаемость жидкости. Он рассмотрел жидкость с линейной зависимостью плотности от давления и использовал заимствованное из акустики допущение, что скорости в жидкости всегда малы по сравнению со скоростью звука. Затем он отбросил члены высших порядков в полученном нелинейном дифференциальном уравнении и использовал приближение первого порядка для рассмотрения условий на поверхности охлопывающейся каверны. Триллинг [49] также исследовал каверны, заполненные газом, и получил то же приближенное уравнение, но использовал его решение для полей скорости и давления, чтобы рассчитать условие схлопывания и повторного образования каверн. Оба автора не учитывали вязкость и поверхностное натяжение. [c.141]

В работе Айвени [19] учитывается влияние вязкости и поверхностного натяжения, а также сжимаемости при схлопывании пустых каверн и каверн, заполненных газом. Подобно Хик-лингу и Плессету [16], он следовал теории Гилмора [9], основанной на гипотезе Кирквуда—Бете [23]. Однако для расчетов он применял другой численный метод. Для расчета движения стенки пузырька он использовал уравнения (4.43) — (4.46), а для расчета полей скорости и давления в жидкости — уравнения (4.54а) — (4.56). Вязкость и поверхностное натяжение учитывались в граничном условии для давления с помощью уравнения (4.49). Сжатие предполагалось адиабатическим. Айвени сравнивал полученные им результаты с соответствующими результатами для несжимаемой жидкости. Некоторые из его результатов приведены в табл. 4.3. [c.160]

Рассматривая эти две возможности, нельзя забывать о нестационарности задачи. За исключением периода движения с замкнутой каверной, форма каверны является неустановив-шейся и не соответствует мгновенному значению скорости тела. Обычно она больше стационарной каверны. Во-первых, возможно увеличение давления в каверне, что типично для сравнительно низких скоростей и каверн, заполненных газом. В этом случае при увеличении глубины или уменьшении скорости (или при воздействии обоих этих факторов) могут достигаться условия, при которых мгновенные значения числа Кь для носовой части соответствуют возникновению кавитации. Тогда исчезает причина отрыва течения. В результате контакт потока с телом сохраняется и каверна полностью отделяется от тела. Этот процесс иногда называется сходом каверны . Во-вторых, возможно уменьшение давления в каверне, что характерно для высоких скоростей, в частности для скоростей, при которых устанавливается значение К, меньшее чем К , даже если давление в каверне падает до давления насыщенного пара. В этих [c.660]

Каверны, заполненные газом. В случае пузырька (почти) сферической формы, появляющегося в результате подводного взрыва, следует учесть внутреннюю потенциальную энергию образующихся газов. В этом случае радиус пузырька не может падать до нуля и можно определить максимальный радиус ка-вер.1Ы р. Легко видеть, что величина Р связана с полной энергией взрыва У по формуле У = 41гРР /3, где Р — давление окружающей среды. [c.309]

Книга входит в серию Механика. Новое в зарубежной науке , выпуск которой начинается издательством Мир . В предлагаемый сборник включены работы по газодинамике ядерных взрывов. Сюда относятся расчеты внутренней баллистики, атмосферных взрывов, гиперзвуковой пушки, взрывов в каверне, заполненной газом. Результаты расчетов богато иллюстрируются графиками. Настоящий сборник служит естественным дополнением к книге Г. Броуда Расчеты взрывов на ЭВМ. Подземные взрывы . [c.311]

Ф Ч- Основываясь на теории струй идеальной жидкости, легко представить себе плоскость комплексного потенциала. Пусть в потоке несжимаемой идеальной жидкости находится тело АОВ, за которым образуется отрывг.ое течение (рис. П.З). Поток имеет линии разрыва ОАМ w ОВМ, между которыми образуется область II, заполненная газом или паром. Предположим, что в этой области, называемой каверной, газ находится в состоянии покоя (Vr = 0) и давление постоянно. [c.59]

В этих местах в жидкости и наблюдается образование ка--витационных пузырьков или каверн, заполненных паром и газом, причем полагают, что возникновение пузырьков происходит в момент, когда давление в потоке падает до величины," соответствующей парообразованию жидкости при данной тем- пературе. Помимо этого, раз1юобразные местные сопротивления в трубопроводах и гидроагрегатах, способствующие образованию криволинейных течений, приводят к возникновению зон различного давления, а следовательно, и кавитационных пузырьков. [c.18]

При обтекании круглого цилиндра потенциальным потоком благодаря симметричному распределению давлений по поверхности цилиндра результирующая этих сил равна нулю (парадокс Даламбера). Следовательно, для этого случая = 0. Можно доказать, что во всех случаях безотрывного обтекания цилиндрических тел потенциальным потоком сопротивление давления равно нулю. Однако при отрывном обтекании, когда за телом образуется мертвая зона или суперкавитационная каверна (см. п. 10.2), теория потенциальных течений дает не равное нулю значение силы сопротивления давления. Так, в п. 7.12 было доказано, что при струйном обтекании пластины, поставленной нормально к потоку (см. рис. 7.30), коэффициент лобового сопротивления, являющегося в данном случае сопротивлением давления, равен 0,88. Это подтверждается опытом только в тех случаях, когда за обтекаемым телом действительнсГобразуется зона, заполненная парами или газом, в которой давление приблизительно постоянно, как это предусмотрено теорией. Но в большинстве случаев за обтекаемым телом образуется так называемый гидродинамический след, представляющий собой область, заполненную крупными вихрями, которые, взаимодействуя и диффундируя, постепенно сливаются и теряют индивидуальность. На достаточном расстоянии от тела (дальний след) образуется непрерывное распределение дефекта скоростей в потоке, близкое к распределению скоростей в струнном пограничном слое. Наличие вихрей в гидродинамическом следе приводит к понижению давления на тыльной части поверхности тела и соответствующему увеличению сопротивления давления, которое часто называют также вихревым сопротивлением. [c.391]

Отсюда видно, что при достаточно больщом значении в точках течения, где а > 1, давление р становится отрицательным. Однако вода и другие технические жидкости не способны выдерживать отрицательные давления (растягивающие усилия). В результате происходит нарущение сплошности течения, состоящее в образовании каверн — полостей, заполненных парами или газами, выделившимися из жидкости. [c.289]

Течение с развитой кавитацией, аналогичное рассмотренному выше, возникает в потоке, если число кавитации делается весьма малым. В этом случае за телом образуется большая кавитационная полость, заполненная парами воды и газами. Давление в каверне весьма мало и близко к давлению водяных паров. При обычных условиях в воде паровая кавитация возникает при очень больших скоростях, которые трудно воспроизводить в лаборатории. Введение в каверну газа, например воздуха, позволяет получить малое число кавитации и развитую каверну при малых скоростях буксировки, легко осуществимых в лаборатории. Метод искусственной (газовой) кавитации позволил, в частности, измерить сопротивления различных тел — конусов, диска, шара и эллипсоидов при кавитационнод режиме обтекания в опытовых бассейнах (Л. А. Эпштейн, 1948, 1949). Оказалось, что для диска и тупых конусов с ростом числа кавитации коэффициент сопротивления Сд. возрастает приблизительно как Сх (1 + о)-Однако для острых тел подходит лучше формула С" + а. Теоретическое исследование развитой кавитации в пространственных случаях шло главным образом по ЛИНИИ получения приближенных решений, согласующихся с физическим опытом. Изучение фотографий газовых каверн, применение теоремы о количестве движения и анализ осесимметричного кавитационного течения позволили сделать важный вывод о том, что сопротивление тела с каверной за ним, с точностью до поправочного множителя к, близкого к единице, равно произведению площади миделева сечения каверны на разность статического давления перед обтекаемым телом и давления в каверне. Это значит, что коэффициент сопротивления, отнесенный к ми-делеву сечению каверны, равен числу кавитации а. Полученный результат может служить теоретическим обоснованием возможности достижения весьма малого коэффициента сопротивления на больших скоростях для тела, тесно вписанного в каверну. Это очень важное обстоятельство впервые было отмечено в 1944 г. Д. А. Эфросом и затем развито рядом авторов. [c.42]

Простейшие примеры О. т. — обтекание плоской пластинки и круглого цилиндра неогранпч. потоком плотной жидкости с образованием каверны, простирающейся в бесконечность и заполненной парами и газами (рис. 1 и 2). Жидкость отрывается от пластинки на острых кромках. Коэфф. сопротивления пластипки длины I, расположенной перпендикулярно набегающему безграничному потоку, равен [c.571]

Кавитация (от лат, сауНаз - пустота) - это образование в капельной жидкости полостей, заполненных паром, газом или их смесью (т.н. кавитационных пузырьков или каверн). Они образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического. У поверхности металла давление в потоке жидкости возрастает, размеры кавитационных пузырьков сокращаются с большой скоростью и захлопываются, создавая своего рода микрогидравли-ческие удары. Многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению поверхности детали (т.н. кавитационная эрозия), образованию каверн. [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...