Вихревая кавитация
Cтраница 2
В пере лопасти выполняют отверстия для рымов, необходимых для подъема и переноса лопасти. Эти отверстия должны быть надежно закрыты заглушками так же, как отверстия для головок болтов, иначе за ними при работе турбины возникает вихревая кавитация, разрушающая поверхность лопасти. [16]
Возможны также и другие типы кавитации; они будут описаны в гл. Помимо срывной кавитации на спинке винта и турбинных лопаток, известна так называемая концевая кавитация, срывающаяся по спирали с концов винта, вихревая кавитация вблизи затопленных струй и акустическая кавитация, вызываемая звуком. [17]
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. [18]
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. [19]
Все три типа кавитации - перемещающаяся, присоединенная и вихревая - - могут развиваться почти в любом гидравлическом оборудовании. Присоединенная и перемещающаяся кавитация обнаруживаются чаще всего там, где поток отрывается от направляющей поверхности. Существование вихревой кавитации связано, кроме того, с наличием при отрыве потока градиента давления, параллельного направляющей поверхности и нормального к потоку, например при образовании концевых вихрей гребного винта. Поэтому вихревая кавитация часто возникает в зонах интерференции. В настоящее время неизвестны факторы, определяющие тип кавитации ( присоединенной или перемещающейся) в данной критической области. Известно только, например, что если направляющая поверхность резко отклоняется от направления потока, то развивается присоединенная кавитация. Если отклонение поверхности происходит постепенно, то может возникнуть перемещающаяся кавитация. Эти два типа кавитации часто происходят одновременно на соседних участках одной и той же рабочей лопасти. Единственное очевидное различие в условиях их возникновения связано с интервалом изменения углов атаки, который для перемещающейся кавитации меньше. [20]
Все три типа кавитации - перемещающаяся, присоединенная и вихревая - - могут развиваться почти в любом гидравлическом оборудовании. Присоединенная и перемещающаяся кавитация обнаруживаются чаще всего там, где поток отрывается от направляющей поверхности. Существование вихревой кавитации связано, кроме того, с наличием при отрыве потока градиента давления, параллельного направляющей поверхности и нормального к потоку, например при образовании концевых вихрей гребного винта. Поэтому вихревая кавитация часто возникает в зонах интерференции. В настоящее время неизвестны факторы, определяющие тип кавитации ( присоединенной или перемещающейся) в данной критической области. Известно только, например, что если направляющая поверхность резко отклоняется от направления потока, то развивается присоединенная кавитация. Если отклонение поверхности происходит постепенно, то может возникнуть перемещающаяся кавитация. Эти два типа кавитации часто происходят одновременно на соседних участках одной и той же рабочей лопасти. Единственное очевидное различие в условиях их возникновения связано с интервалом изменения углов атаки, который для перемещающейся кавитации меньше. [21]
Гидротехническими сооружениями называются такие разнообразные гражданские инженерные сооружения, как плотины, водосливы, затворы, каналы и тоннели. Чаще всего эти сооружения создаются из кирпича или бетона, а поток жидкости в них обычно имеет свободную поверхность. Очевидно, материалы конструкции не играют роли в анализе течения с целью определения положения и характеристик критических кавитационных областей, хотя и определяют шероховатость поверхности. Болл [1] рассматривал влияние чистоты обработки поверхности на кавитацию в высокоскоростных потоках и обнаружил, что вихри, срывающиеся с элементов шероховатости, могут являться очагами развития местной кавитации при отсутствии кавитации во всем потоке. Кенн [76] привел примеры разрушающего действия такой вихревой кавитации на бетон. [22]
 |
Кавитационные характеристики, полученные при исследовании ]. [23] |
При больших кавитационных запасах - течение бескавитацион-ное. Заостренные входные кромки лопастей обтекаются потоком со срывом вихрей. При АЛАА, возникает кавитация в вихрях, вихри становятся видимыми. Область кавитации располагается в средней части межлопаточного канала на некотором удалении от входной кромки. По мере уменьшения кавитационного запаса кавитация в вихрях усиливается: растут размеры области кавитации и появляется шум. Наличие вихревой кавитации не сказывается на величине напора и мощности насоса. [24]
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. [25]
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. [26]
Страницы: 1 2