Вихревая кавитация

Cтраница 1

Вихревая кавитация развивается в ядрах вихрей, образующихся на свободных концах лопастей осевых колес. [1]

Вихревая кавитация обычно имеет лишь малую площадь контакта с поверхностью, на которой она образуется. Вихрь может так и не коснуться никакой другой поверхности до того, как его интенсивность уменьшится и каверны схлопнутся. Следовательно, в этом случае влияние кавитации на поверхностное трение должно быть пренебрежимо малым. [2]

При вихревой кавитации каверны наблюдаются в центре вихрей, образующихся в зонах, где имеются большие касательные напряжения. В этом случае каверны могут быть перемещающимися или присоединенными. Вихревая кавитация была обнаружена раньше других типов кавитации, так как она часто возникает на концах лопастей гребных винтов. Этот тип кавитации часто называют концевой кавитацией. Следует отметить, что относительно вращающегося винта этот тип кавитации значительно ближе к установившейся, чем любой из предыдущих типов. Концевая кавитация возникает не только на гребных винтах при обтекании внешним потоком, она также встречается и в каналах, например на концах лопастей осевых насосов. Концевая кавитация не является единственным примером вихревой кавитации. В этом случае кавитация возникает не на поверхности тела и не вблизи него, а на границе зоны отрыва потока. [3]

При вихревой кавитации пузырьки и каверны образуются вдоль осей вихревых шнуров, какие, например, сходят с концов лопастей гребных винтов и лопастных гидромашин. [4]

Другим типичным примером вихревой кавитации может служить кавитация, наблюдаемая за направляющими пирсового гасителя волн при открытом водосбросе. Вихревая кавитация в зонах отрыва потока от тупых тел может быть предварительной стадией образования присоединенной каверны. Она может также возникать на границе затопленных струй. Кавитация этого типа развивается также в областях, где имеются большие поперечные градиенты скорости, достаточные для поддержания вихрей, в ядре которых абсолютное давление падает до критической величины, обычно приблизительно равной давлению насыщенного пара. Вихревая каверна может существовать более продолжительное время, чем перемещающаяся каверна, так как вихрь создает момент количества движения, который увеличивает время существования каверны даже в том случае, когда масса жидкости перемещается в зону с более высоким давлением. [5]

Подробные сведения о кавитационном разрушении при вихревой кавитации отсутствуют. Действительно, если степень развития этой кавитации достаточно велика, с выходных кромок лопастей могут сходить свободные кавитационные вихри, которые можно наблюдать на больших расстояниях за выходными каналами. Однако было замечено также, что кавитация в зазоре у концов лопастей производит разрушение лопасти со стороны низкого давления на небольшом радиальном расстоянии от конца. Можно предположить, что в этих местах поверхность лопасти пересекается с концевым вихрем. В этих условиях течение имеет все основные особенности течения с присоединенной каверной. Зона разрушения появляется в ожидаемом месте. Вероятно, нечто похожее может происходить и в выходных каналах, если ядро свободного вихря взаимодействует со стенками каналов машины. [6]

На основании сказанного нетрудно сделать вывод, что вихревая кавитация может вызывать разрушение только в том случае, когда схлопывание каверн происходит на поверхности тела или на небольшом расстоянии от нее. В качестве важного примера можно назвать разрушения на концах лопастей осевых турбин или насосов, вызванные кавитацией в концевом зазоре. Эта кавитация определенно относится к вихревому типу. [7]

В этой зоне вихреобразования в каналах наименьшие, поэтому вихревая кавитация проявляется несущественно. [8]

Кавитационные характеристики, полученные при исследовании ]. [9]

При дальнейшем снижении кавитационного запаса происходит изменение формы течения. Вихревая кавитация переходит в нестационарное течение с отрывом струй. [10]

Согласно физическим представлениям, концевой вихрь должен образовываться на конце гидропрофиля вследствие закручивания течения относительно задней кромки под действием разности давлений на обеих сторонах лопасти. Однако из этого не следует, что во всех точках минимального давления будет развиваться именно вихревая кавитация. Вихревая кавитация развивается только в том случае, если минимальное давление в вихре падает ниже давления насыщенного пара. Кавитация в зазоре между концом лопасти и корпусом в осевых насосах и турбинах возникает по тем же основным причинам, что и концевые вихри на открытых винтах. Однако в гидравлических машинах нагрузка на лопасть велика и практически приложена к ее концу. Поэтому скорость потока в зазоре часто достаточно высока и вихревая кавитация не развивается. [12]

Отсюда с учетом условия (1.16) следует, что кавитация в безвихревом течении ( но не вихревая кавитация) должна начинаться на границе. [13]

Основной особенностью перемещающейся и вибрационной кавитации является нестационарный рост и схлопывание отдельных каверн или пузырьков. Кроме того, нестационарные каверны могут существовать также и в случае присоединенной кавитации, а также вихревой кавитации. В любом случае существования нестационарных пузырьков, если их концентрация достаточно мала, каждый пузырек ведет себя независимо от других. Поэтому поведение отдельного пузырька на протяжении простого цикла расширения и схлопывания представляет интерес для всех типов кавитации. [14]

Крепление цапфы цельнолитой лопасти. [15]

Страницы: 1 2