Free CSS Button by Css3Menu.com

 
 
  Midships.ru - Разделы
 
  Морские новости
  Морской каталог
 
  Судоходство
Крюинг
Международные организации
Катера и яхты
Услуги и производство
Справочники и каталоги
   
  Морской справочник
 
  Теория судна
  Типы судов
  Морские узлы
Порты мира
Проливы и каналы
  Такелажное оборудование
  Тара и упаковка грузов
  Опасные грузы
  Флаги МСС
  Характеристики грузов
  Документы
 
  МАРПОЛ
  МППСС-72
  ПДНВ (STCW)
  СОЛАС
  Статьи и обзоры
 
 
  Морская терминология
Е
Ё
Й
Щ
 
Электронный морской словарь-справочник

Морской словарь-справочник Англо-русский
Русско-английский

Скачать бесплатно


 
 
 
  Морской терминологический справочник  
 
 

Кавитация

 

Кавитация - явление разрыва сплошности внутри жидкости и образования в ней полостей, заполненных парами жидкости, газом или смесью - т. н. кавитационных пузырьков, или каверн. Термин "кавитация" был введен У. Фрудом. Каверны возникают в результате местного понижения давления в жидкости до некоторого критического значения при ее нагревании, при подаче газа в пространство, заполненное жидкостью (для реальной жидкости это значение приблизительно равно давлению насыщенного пара данной температуре).

Depressurised Wave Basin (Кавитационный бассейн, компания MARIN, Китай)

 

В судостроении наибольшее практическое значение имеет кавитация, возникающая вследствие понижения давления в жидкости и подаче в нее газа. Области пониженного давления могут образовываться при обтекании тел, т. е. вследствие больших местных скоростей в потоке жидкости (гидродинамическая кавитация), вблизи колеблющихся поверхностей (вибрационная кавитация), а также в результате понижения давления при распространении в жидкости акустических волн (акустическая кавитация). Одной из разновидностей гидродинамической К. является так называемая искусственная кавитация, возникающая при подаче газа к поверхности тел, обтекаемых потоком жидкости. В этом случае каверны можно создавать при малых скоростях обтекания тел, когда давление понижается на малую величину, недостаточную для разрыва сплошности жидкости при отсутствии подачи газа.

Во многих случаях К. приводит к отрицательным последствиям, таким как кавитационная эрозия, обусловленная схлопыванием каверн вблизи поверхности тела; вибрация судовых конструкций и акустическое излучение, обусловленное пульсацией каверн; ухудшение гидродинамических характеристик кавитирующих элементов судов вследствие увеличения гидродинамического сопротивления и уменьшения подъемной силы, когда размеры каверн соизмеримы с размерами указанных элементов. Для получения положительного эффекта используется искусственная кавитация. С помощью подачи газа (воздуха) можно создавать каверны на подводной части корпуса судна, приводящие к снижению гидродинамического сопротивления. Подача газа к поверхности подводных крыльев быстроходных судов может использоваться для управления подъемной силой крыла. В чистых жидкостях связь между молекулами на столько прочна, что для ее разрыва необходимы растягивающие напряжения, достигающие нескольких тысяч килограммов на квадратный сантиметр.

В реальных условиях разрыв сплошности жидкости обычно происходит при положительных значениях давления, близких к значениям давления ее насыщенных паров (1000-2000 Па). Основной причиной нарушения сплошности является наличие в жидкости нерастворенных газов - ядер кавитации, условный диаметр которых составляет от тысячных долей миллиметра до нескольких миллиметров. Ядро кавитации под действием внешнего давления со стороны жидкости, собственного внутреннего давления, а также сил поверхностного натяжения может находится в состоянии устойчивого равновесия. Однако, если ядро попадает в зону пониженного давления, то при определенных значениях последнего равновесие нарушается. Ядро расширяется за время около 10 в -3 ст. с до максимальных размеров. Объем образовавшейся при этом каверны на много порядков превосходит объем ядра, и она заполняется преимущественно паром жидкости. На возникновение и развитие начальной стадии К. влияет главным образом характер распределения давлений по поверхности тела и состояние теч. в пограничном слое в докавитационном режиме.

Для тел с разрывом касательной или кривизны поверхности вдоль линии тока (тонкое крыло с острой передней кромкой при малом угле атаки, полусфера, сопряженная с цилиндром, и т.п.) в окрестности разрыва пограничный слой отрывается, образуя вихрь, ось которого неподвижна относительно тела. В центре вихря давление оказывается минимальным, и попавшие туда ядра кавитации в виде множества пузырьков вырастают до сравнительно больших размеров, заполняя центр вихря. По мере понижения давления пузырьки сливаются, образуя единую каверну. Точка присоединения передней части границы каверны практически не изменяет своего положения с течением времени (присоединенная каверна). По мере дальнейшего понижения давления каверна удлиняется и утолщается. Сходна с описанной в самых начальных стадиях картина кавитации в свободных вихрях крыла конечного размаха. Принципиально отличается картина первоначального развития кавитации, когда отрыв пограничного слоя отсутствует.

Вследствие влияния капиллярности и вязкости возникновение присоединенной каверны "запаздывает" Ей предшествуют режимы с теч. с отрицательными зонами давления на поверхности тела. Если в потоке имеется достаточное количество ядер, то они в этих зонах вырастают до видимых глазом каверн (пузырьковая кавитация). Каверны сносятся потоком и схлопываются в кормовой части тела. По мере дальнейшего понижения давления возникает присоединенная каверна, которая располагается ниже по потоку от зоны минимальных давлений. Она увеличивает свои размеры вверх и вниз по потоку, постепенно вытесняя пузырьковую кавитацию. Часто присоединенная каверна оказывается малоустойчивой, и тогда наблюдается сугубо нестационарная кавитация с периодическим разрушением каверны.

При моделировании кавитации в кавитационной трубе добиваются равенства чисел кавитации для модели и натуры, однако равенства других безразмерных критериев моделирования, таких как числа Рейнольдса, Вебера, достичь не удается, поэтому наблюдаются масштабные эффекты возникновения и развития кавитации.

Источник: Морской энциклопедический справочник, Ленинград "Судостроение", 1987

 

 
 
 
[<<назад]

 
 
 
 
Модели кораблей купить, масштабные модели судов
 
 
 
Яндекс цитирования
Rambler's Top100
   

Powered by Fairway Solutions 2007-2018.

MIDSHIPS.ru - МОРСКОЙ КАТАЛОГ-СПРАВОЧНИК. Все права защищены. При перепечатке материалов активная ссылка на каталог обязательна.