Поданы результаты экспериментальных исследований эрозийных характеристик осесимметричных гидродинамических излучателей в условиях чрезмерного статического давления.

Запропоновано метод розрахунку довжини та форми плоских нестаціонарних суперкаверн за тонким клином за довільної залежності від часу. Використано кінцево-різницеву дискретизацію за часом. На кожному часовому шарі розв'язок будується методом дискретних особливостей, а змінна довжина каверни відшукується за умови сталості тиску в каверні. Наведено приклади розрахунку еволюції природніх суперкаверн за різних типів деформації клину. Дано порівняння зі спрощеним варіантом методу у випадку періодичної залежності від часу.

Обоснована математическая модель кавитационного шума, на основании которой рассчитаны его спектральная функция скачков и кумулянтные коэффициенты, позволяющие оценивать эффективность кавитации.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.45

Рубрики:

Кавітаційна течія < Гідродинаміка >

Шифр НБУВ: Ж69121 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Числово досліджено течію рідини в імпульсному генераторі з урахуванням кавітації і витоку струменя. Для розрахунку течії адаптовано метод зі штучною в'язкістю. Показано, що процеси в генераторі носять хвильовий характер, що призводить до пульсацій швидкості витікання струменя, і супроводжується кавітацією рідини.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.45

Рубрики:

Кавітаційна течія < Гідродинаміка >

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложена простая модель расчета параметров движения стенок сферического зародыша парогазовой каверны в поле переменного давления. На основе анализа экспериментальной кривой изменения во времени радиуса каверны приведены рекуррентные соотношения для определения радиуса каверны на трех основных участках жизни парогазовой каверны. Первый - рост в поле растягивающих напряжений; второй - рост по инерции в поле положительного давления; третий - схлопывание каверны. Приведенные соотношения использованы для расчета динамики каверны с исходными данными, реализованными в эксперименте. Получено удовлетворительное совпадение результатов расчета и экспериментальных данных.

Рассмотрена задача нестационарного кавитационного обтекания решетки профилей с замыканием каверны на турбулентный двухфазный след. Метод решения основан на концепции вязко-невязкого взаимодействия. Вся область течения разделена на подобласть вязкого нестационарного течения в следе за каверной и подобласть внешнего нестационарного кавитационного течения с замыканием каверны на тело вытеснения вязкого следа. Течение в следе описывается в рамках теории пограничного слоя. Задача внешнего нестационарного невязкого течения сформулирована в линейной постановке и решена с использованием метода сингулярных интегральных уравнений. Анализ устойчивости гидросистемы выполнен в линейном приближении для случая малых амплитуд колебаний параметров течения. Получена характеристическая матрица и определены ее собственные значения. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными по частотам колебаний и границам области неустойчивости.

Analytic formulas for computations of the cavity form behind a thin overgrowth on the endless cylinder are obtained. It is proved the existence of axisymmetric flowing modes with very long cavity in comparison with the overgrowth thickness and with the cylinder radius, that allows their use for hydrodynamic drag reduction.

An approach is proposed to investigate the impact interaction of a spherical body and the cavitational cavity surface during a movement in compressible liquid. A nonstationary mixed initial-boundary problem with unknown boundaries moving with variable velocity is formulated. The problem solution is reduced to Volterra integral equations of the 2-nd kind in conventional case. The velocity of body's penetration is determined at the initial time interval as a function of mass and initial conditions. It is estimated that, unlike the incompressible liquid case, the liquid reaction force accomplishes its maximal value in a trice and decays after it.

Розглянуто декілька моделей нестаціонарної кавітації, що грунтуються на уявленнях про суцільне середовище. Докладно проаналізовано дві моделі кавітації: з постійним тиском та постійною швидкістю звуку. Для розрахунку одновимірних нестаціонарних течій рідини з кавітацією запропоновано різницеву схему зі штучною в'язкістю, яка на відміну від інших числових методів не потребує виділення межі кавітації та легко адаптується до різних моделей кавітації. Результати розрахунків для різних моделей кавітації порівняно між собою та з аналітичним розв'язанням для модельних задач, які супроводжуються еволюцією кавітації: виникненням, розвитком та зникненням. Порівняння методів VIS, Годунова и MXН довело повний збіг результатів до виникнення кавітації. Доведено, що у разі зменшення критичної швидкості звуку для другої моделі кавітації результати розрахунків для обох моделей повністю збігаються. Наведено результати розрахунків гідроімпульсного приладу, рух рідини в якому супроводжується кавітацією. Доведено, що нехтування кавітацією суттєво спотворює фізику процесу і кількісне значення параметрів.

The approach to investigate the impact interaction of a long cylindrical body and a cavitation cavity surface during a movement in compressible liquid is proposed. The nonstationary mixed initial-boundary problem with unknown boundaries moving with variable velocity is formulated. The solution is reduced to Volterra integral equations of the 2nd kind in conventional case. The velocity of body's penetration in the initial time interval is determined as a function of mass and initial conditions. It is estimated that, unlike the incompressible liquid case, the liquid reaction force accomplishes its maximal value in a trice and decays after it.

Досліджено параметри звукокапілярного потоку рідини з одночасною надшвидкісною реєстрацією процесів, які відбуваються під перерізом капіляра. Показано, що під перерізом капіляра кавітація проявляє себе як колективний процес, і найбільш вірогідною причиною формування потоку рідини в капілярі є спрямований рух кавітаційного середовища до каналу капіляра, а не динаміка змикання кожної кавітаційної порожнини. Показано, що локалізований кавітаційний процес концентрує енергію акустичного поля, а спрямований рух кавітаційних порожнин забезпечує її трансформацію в енергію потоку рідини в капілярі.

Запропоновано модифікацію інтегрального методу розв'язання нелінійних задач нестаціонарної теплопровідності, яка забезпечує коректний опис температурного поля в рідині поблизу тіла сферичної форми у випадках, коли тепловий потік через міжфазну поверхню періодично змінює свій напрямок. Застосування рівнянь модифікованого інтегрального методу для числового аналізу динаміки парових бульбашок, об'єм яких періодично змінюється, дає змогу одержати більш точну та вірогідну інформацію стосовно процесів тепло-масообміну в явищах кавітації.

Проведено розрахункові дослідження динаміки парових бульбашок у явищах кавітації. Розглянуто умови виникнення термічної нестабільності поверхні сферичної бульбашки, що спричинює руйнування кавітаційних бульбашок. Слід очікувати, що бульбашка в процесі стиснення буде руйнуватися, якщо температура її поверхні перевищить критичну температуру. Порівняння теоретичних результатів з експериментальними даними дослідження поведінки бульбашок у явищах гідродинамічної, акустичної та парової кавітації підтверджує справедливість цієї гіпотези.

Експериментально досліджено розподіл температури поблизу області локально збудженого передкавітаційного процесу під каналом капіляра. Проаналізовано можливі причини локальної зміни електричних властивостей рідини. Показано, що виявлений локальний розігрів не може спричинити визначений експериментально спад питомого електричного опору на три порядки. Обговорено можливість безпосереднього впливу ультразвукових коливань на властивості рідини на молекулярному рівні.

A method of calculation of the pressure drag coefficients for axisymmetric cavitators is presented, which uses an exact solution of the equations for ideal incompressible fluid and is based on the potentials of sources located on the axis of symmetry. The presented examples show that the cavitator shape considerably influences the pressure drag. The minimal values of the volumetric pressure drag coefficient take place for the shapes similar to the conic one.

На базі створеної раніше моделі динаміки одиничної бульбашки досліджено особливості процесів акустичної кавітації без застосування будь-яких припущень і без використання емпіричних параметрів. Теоретичні результати порівняно з відомими експериментальними даними вивчення кавітаційних ефектів, що виникають під дією ультразвуку. Пояснено природу деяких ефектів акустичної кавітації та встановлено нові важливі закономірності динаміки бульбашок в акустичних полях.

Розраховано об'ємні коефіцієнти опору тонких конусів, які обтікають у суперкавітаційному режимі. Каверна вважається частиною корисного об'єму, який визначено за допомогою рівняння другого наближення. Запропоновано аналітичну формулу для об'ємного коефіцієнту опору диска в режимі суперкавітації з використанням відомих напівемпіричних співвідношень. Проведено порівняння з коефіцієнтами опору тонких вісесиметричних тіл у разі безвідривного режиму обтікання. Визначено діапазони чисел кавітації, в яких суперкавітаційний режим має переваги.

На підставі використання методу віддзеркалення гідродинамічних джерел, що моделюють пухирець, від граничних поверхонь, з урахуванням допущень про ідеальність рідини, потенційності течії та ігноруючи сили тяжіння створено нову тривимірну модель динаміки розвитку кавітаційного пухирця з урахуванням впливу сусідніх пухирців і граничних поверхонь різної жорсткості та кривизни. Виявлено резонансний характер розвитку пухирців, на підставі якого обмежено діапазон їх розмірів під час розрахунку режимів кавітаційного очищення виробів складної форми. Розроблено новий підхід для опису механізму руйнування поверхонь різної твердості та кривизни під час захлопування біля них кавітаційних пухирців, що дозволяє контролювати ударні тиски на граничній поверхні та швидкості мікропотоків рідини біля неї. Вперше проведено аналітичне дослідження резонансних явищ, що виникають під час захлопування кавітаційних пухирців у обмеженому просторі. Розроблено та впроваджено методику боротьби з паразитними резонансами у технологічному та оброблюваному устаткуванні. Наведено практичні рекомендації та методики розрахунку режимів роботи кавітаційних ванн під час очищення виробів складної форми, що дозволяють досягти максимального швидкого руйнування заданого забруднення за мінімального руйнування складної поверхні виробу, уникаючи появи паразитних резонансів у технологічному та оброблювальному устаткуванні.