ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возникновение кавитации из "Кавитация" Теоретически жидкость начинает кипеть, когда давление в некоторых участках потока снижается до давления ее насыщенных паров. В действительности давление, при котором начинается кавитация, существенно зависит от физического состояния жидкости. Если жидкость содержит большое количество растворенного воздуха, то уменьшение давления приводит к выделению воздуха из жидкости п образованию газовых полостей (каверн), в которых давление выше, чем давление насыщенных паров жидкости. При наличии в жидкости микроскопических, не видимых глазом пузырьков кавитация может возникать при, давлениях, превышающих давление насыщенного пара. Каждый кавитационный пузырек, формируясь из ядра, растет до конечных размеров, после чего схлопывается. Весь процесс происходит в течение нескольких миллисекунд. Пузырькп могут появляться друг за другом настолько быстро, что кажутся одной каверной. [c.11] Даже в том случае, когда местные давления известны достаточно точно, определить момент возникновения кавитации весьма затруднительно, так как неизвестны распределение и размеры присутствующих в жидкости ядер. Ориентировочно это мокно установить путем измерения суммарного содержания газа в жидкости, по-скааьку от него зависит величина давления, при котором возникает кавитация. Тем не менее без достаточно полного понимания роли ядер невозможно точно предсказать момент образования кавитации. [c.12] При схлопывании пузырька внутри него возникают высокие давления и температуры. Предполагалось, что температура окружающей пузырек жидкости весьма высока и составляет около 10000°С. Уилер [4] установил, что в материале вблизи схлопывающего пузырька температура повышается на 500—800 °С. Охлопывание пузырька происходит в течение милли- или даже микросекунд. Гаррисон [54] показал, что возникающие ударные волны 2 могут привести к высоким перепадам давления (до 4000 атм) в окружающей пузырек жидкости. [c.13] Выше мы рассматривали кавитацию на примере роста и схлопывания отдельного пузырька. В текущей жидкости в точках наибольшей скорости, где давления наименьшие, возникают кавитационные полости (каверны), которые затем, попадая в области потока с низкими скоростями и высокими давлениями, схлопываются и разрушаются. Таки 1 образом, происходит непрерывный процесс образования и с.хлопывания пузырьков, в результате чего увеличиваются размеры каверны, которая наблюдателю предстгавляется стационарной. Каверна образуется тогда, когда давление равно или близко к давлению насыщенных паров жидкости. [c.14] Схема такого рода течения представлена на рис. I здесь же показано изменение давления вдоль потока. Как можно заметить, область смыкания каверны неустойчива отрывающиеся и схлонывающиеся пузырьки создают пульсации конца каверны. В тех случаях, когда каверны на противоположных сторонах тела симметричны, происходит поочередное с.хлопывание пузырьков, приводящее к вихревому следу за телом . [c.14] Жидкость, текущая слева направо, обтекая препятс1зие, ускоряется, я в самом узком месте ротока достигается максимум скорости и минимум давления. Если давление Р( в набегающем потоке достаточно велико, то минимальное значение давления на теле будет больше давления насыщенных паров. С уменьшением величины Р( начинается кавитация, которая распространяется вниз по потоку. [c.15] Значение а, при котором наступает кавитация, обычно обозначается Окр и соответствует режиму возникновения кавитации. Режим исчезновения кавитации определяется значением а, при котором существующая кавитация прекращается с увеличением давления. [c.15] Нестационарность поля давления, обусловленная пограничным слоем, влияние ядер и геометрии тела приводят к тому, что 0кр не является постоянной величиной. Значение Ощ, существенно меняется от объекта к объекту и зависит от газосодержакия, масштабных эффектов п т. д. Тем не менее в первом приближении использование этого параметра для характеристики потока жидкости весьма целесообразно. [c.16] Схлопывание кавитационных пузырьков создает ударные волны и, следовательно, шум. По существу это белый шум , занимающий широкую полосу частот, простирающуюся вплоть до I МГц, причем, по некоторым данным, пузырьки меньших размеров создают высокочастотный шум, низкие же частоты связаны с коллапсом больших пузырьков. [c.19] Для создания кавитации нередко используются ультразвуковые волны. Этот метод применяется при ультразвуковой очистке и исследованиях кавитационной эрозии. [c.19] Шум может служить признаком возникновения кави тации, и часто акустические методы определения начала кавитации имеют преимущества перед визуальными из-за меньших субъективных ошибок. На рис. 6 представлены результаты определения числа кавитации турбины Каплана с помощью визуальных и акустических методов [14]. [c.20] Эксперименты показали, что существует связь между кавитационным шумом и эрозионным повреждением. Максимальный шум и эрозия на цилиндре наступают одновременно [15]. Разработка методов, связывающих шум с эрозией, может значительно облегчить предсказание последней. [c.20] Вернуться к основной статье