Кавитационная область и пороги кавитации

Кавитационная область и пороги кавитации [c.155]

Кавитационная область и пороги кавитации....................155 [c.402]

IV, гл. 2, стр. 149), объем и газосодержание которых больше, чем у зародышей. Из-за наличия акустических течений, вызывающих интенсивное перемешивание, эти равновесные пузырьки выносятся наружу, к границе кавитационной области, и несколько понижают кавитационную прочность жидкости. На рис. 10 показано распределение давления внутри этой же кавитационной области [8] при различных напряжениях на концентраторе. Если при напряжении ниже порогового U = 0,7 кв) отчетливо видна дифракционная структура пятна, то выше порога кавитации вся картина смазывается и распределение давления внутри области оказывается практически равномерным. Аналогичный вид имеют кривые распределения давления внутри кавитационной области, изображенные на рис. 13 части V (стр. 187). [c.232]

Рассмотрим модель одномерной кавитационной области [8]. Пусть плоский излучатель ультразвука достаточно большого радиуса R излучает плоские-же волны длиной Я. Поверхность излучателя обладает идеальной смачиваемостью и не несет на себе никаких дополнительных по отношению к уже имеющимся в жидкости зародышам. Ясно, что при равномерном распределении зародышей в области кавитация будет сильнее всего у поверхности излучателя. На образование кавитационных пузырьков будет тратиться некоторая часть энергии первичного звука т. е. звука, создаваемого излучателем. Поэтому по мере удаления от поверхности излучателя будет ослабевать и первичный звук, и создаваемая им кавитация. Так будет продолжаться до тех пор, пока интенсивность первичного звука не станет ниже порога кавитации тогда возникновение последней прекратится. Расстояние, на котором это произойдет, и будет длиной кавитационной области. Будем также считать, что удовлетворяется требование [c.226]

На рис. 12, 6 показано изменение плотности N пузырьков в рассматриваемом объеме, непосредственно сосчитанное на кинокадрах. Наиболее интересно то обстоятельство, что величина N проходит через максимум в районе 200 в и ее спадание совпадает со вторичным увеличением давления. Для объяснения этого обстоятельства обратимся к рис. 12, в, на котором представлена зависимость индекса кавитации, вычисленного из тех же кинокадров. Быстро возрастая от порога кавитации, величина К достигает значений, близких к единице. Это означает, что в фазе мак- Симального расширения почти вся кавитационная область заполнена пу- [c.235]

Изменение частоты колебаний влияет на динамику кавитационной полости, распределение областей кавитации в объеме жидкости и на порог кавитации. Снижение максимальных размеров кавитационных пузырьков с ростом частоты уменьшает эффект экранировки на границе излучатель— жидкость и способствует более равномерному распределению пузырьков в объеме жидкости. Одновременно с повышением частоты увеличивается коэффициент поглощения звуковой энергии в жидкости, обусловленный наличием сил вязкого трения, а следовательно, растет скорость акустических течений, которые к тому же становятся более мелкомасштабными. [c.186]

В расплаве, как и в других жидкостях, могут возникнуть кавитационные явления, если колебательное давление в расплаве превышает определенную, характерную для данного вещества, величину. В расплавленном металле условия для возникновения и развития кавитационных процессов, по-видимому, весьма благоприятны. Можно предположить, что одна из причин заключается в значительной насыщенности расплавов растворенными газами, способствующими образованию кавитационных пузырьков. Различная растворимость газов в твердой и жидких фазах способствует образованию некоторого избытка свободного газа, а это должно создавать дополнительный источник кавитационных зародышей в этой области и снижать порог кавитации. [c.436]

Образование большого количества пузырьков в кавитационной области, которые менее прочны, чем прежние зародыши, должно привести к тому, что при уменьшении звуковой энергии кавитация прекращ ается при меньших значениях звукового давления, по сравнению с порогом возникновения. Этот своеобразный гистерезис имеет место и наблюдается экспериментально [10,46]. [c.202]

В подавляющем большинстве исследований, посвященных различным физическим аспектам ультразвуковой кавитации (см., например, часть IV и частично часть V настоящей книги) рассматривается поведение единичного изолированного кавитационного пузырька. Фактически же такой пузырек весьма редко встречается, и чтобы он существовал, необходим определенный, трудно реализуемый комплекс условий. Как правило, даже при звуковых давлениях, не намного превышающих порог кавитации, сразу появляется множество кавитационных пузырьков, занимающих определенную часть пространства, которую мы и будем называть кавитационной областью. Несмотря на это даже в хорошем монографическом обзоре Флинна [1] и книге Перника [2] основная часть материала относится к поведению единичного пузырька, а кавитационной области посвящено всего 2—3 страницы. [c.223]

Этот метод базируется на предложзнном в работе [15] дилатометрическом способе определения кавитационного порога и подробно описан в части V, гл. 2, 6. Хотя, как мы говорили, этот метод дает усредненную величину , но в фокусирующих сферических концентраторах кавитационная область невелика, имеет относительно правильную форму и довольно резкие границы вне этой области кавитация отсутствует. Таким образом, здесь дилатометрическим методом можно опредолить сроднее значение <ЛГ> в кавитационной области. Используя данные работы [4] (см. также рис. 8), можно получить [14] зависимость <ЛГ> от приложенного к концентратору напряжения, которая представлена на рис. 13. [c.235]

Появление на поверхности струи фонтана зон посветления в лучах осветительного устройства (см. 1 гл. 3) — есть результат диффузного рассеяния света от сетки стоячих капиллярных волн. В зависимости от объема и длительности существования кавитационной области в струе, а также вязкости озвучиваемой жидкости, можно видеть разнообразные картины образования капиллярных волн и выбросов тумана. Наблюдается выделение тумана в форме симметричных струй (см. рис. 22, г), являющееся следствием возбуждения колебаний различных мод на поверхности бусинок струи, недовозбуждение бусинок (см. рис. 22, в), когда амплитуда колебаний поверхности струи превосходит пороговую амплитуду возбуждения капиллярных волн, но в то же время меньше порога каплеобразования (см. 1 гл. 4) и т. д. Кавитационная область, инициируя описанные явления, переносится потоком жидкости в верхние участки струи, а затем исчезает там вследствие дефицита акустической энергии и разрушения струи. Следующий цикл распыления возникает в результате появления нового зародыша кавитации, и т. д. [c.379]

При напрян ении на излучателе, значительно превосходящем пороговое, число зародышей, способных стать центрами кавитации, возрастает настолько, что они присутствуют в области распыления постоянно, в результате чего временные промежутки между отдельными нарушениями кавитационной прочности жидкости стираются и процессы кавитации и выделения аэрозо.ля протекают непрерывно. В режиме большой мощности аэрозоль выбрасывается не одновременно со всей поверхности струи, а из отдельных многочисленных ее участков (см. 1 гл. 3), поэтому распыление в данном случае вызывается сравнительно небольшими кавитационными областями, расположение которых непрерывно изменяется в пределах области распыления. Кавитационно-волновая гипотеза объясняет также существование порога распыления и зависимость его от различных физических условий проведения эксперимента, импульсный характер образования аэрозоля при напрянхении, незначительно превышающем пороговое, и другие особенности распыления жидкости в фонтане [26, 35]. [c.379]

При распространении в жидкости ультразвуковых колебаний возникают местные, расположенные вдоль ультразвуковой волны, области разряжения и сжатия. Обязательным условием для возникновения кавитации является существование в жидкости зародышевых микропузырьков, наполненных газом или паром. Такие микропузырьки всегда присутствуют в жидкости вследствие тепловых флюктуаций. Их растворение в жидкости замедлено, потому что на поверхности раздела двух сред — газа или пара в пузырьке и окружающей жидкости — образуется монослой из адсорбированных органических молекул загрязнений или микрофлоры. Монослой образует оболочку, препятствующую диффузии газа или пара из пузырька в окружающую жидкость. Кавитационный пузырек вырастает из зародышевого микропузырька под воздействием разряжения в отрицательный полупериод волны давления ультразвуковых колебаний. Это происходит в том случае, если величина отрицательного давления превышает порог прочности жидкости. С увеличением вязкости прочность жидкости увеличивается и кавитация затрудняется. [c.14]

Существующие в настоящее время гипотезы взаимосвязи процессов дегазации и кавитации весьма противоречивы. Некоторые авторы [70, 88] считают, что дегазация жидкости возможна только при наличии кавитации, после образования парогазовых полостей, которые, увеличиваясь в размерах из-за диффузии и коалесценции, покидают жидкость. По мнению других [72], дегазация с кавитацией не связана, а определяется диффузией газа в пульсирующие пузырьки, уже существующие в жидкости, и последующей их коалесценцией. Чтобы ответить на этот вопрос однозначно, нужно сопоставить кинетику процесса дегазации при низких интенсивностях звука, когда кавитация заведомо отсутствует, и при наличии кавитации. В этой связи определенный интерес представляет сообщение [93] о существовании оптимальной для дегазации области интенсивностей, в пределах которой скорость изменения концентрации газа наибольшая. Эта область со стороны меньших значений интенсивности ограничена величиной кавитационного порога. Совпадающее с возникновением кавитации увеличение скорости массообмена авторы приписывают действию двух факторов 1) увеличению числа пузырьков-зародышей, происходящему в результате образования и отделения микропузырьков с поверхности пузырьков благодаря возбуждению поверхностных мод колебаний большой амплитуды 2) повышению диффузионного потока газа на пузырек вслед- [c.314]

Итак, турбина сообщает насосам 7 и 8 необходимое число оборотов. Для нормальной работы системы подачи этого мало. Очень важен нижний порог давления поступающих к насосам компонентов. При больших оборотах лопаточного колеса заметно снижается давление поступающей в насос жидкости. Если местное давление окажется ниже упругости паров при соответствующей температуре, жидкость закипает. Понятно, что это кипение, как и пониженное давление, носит местный характер. Образовавшиеся пузырьки пара, попадая вместе с жидкостью в область более высокого давления, тут же конденсируются. Явление холодного закипания и последующей конденсации паров называется кавитацией. Кавитация страшна главным образом динамическим эффекто.м, связанным с очень большой скоростью конденсации паров и замыканием образовавшихся полостей в жидкости. Лопаточные машины, как правило, кавитационного режи.ма не выдерживают, и для нормальной работы системы подачи необходимо, чтобы давление иа входе в насосы было не ниже значения, которое определяется не только свойствами топливного компонента и его температурой, но и числом оборотов насоса, профилем лопаток и профилем входного канала. [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...