ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАВИТАЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ЭРОЗИОННОГО ИЗНОСА
Аннотация
Представлен подход к решению проблемы снижения кавитационного разрушения двигателей внутреннего сгорания, судовых винтов, элементов гидротехнических сооружений путем управления кавитационным процессом для всех возможных сферических пульсаций кавитационных пузырьков и их несферических фрагментаций на базе четырех типовых схем захлопывания кавитационных пузырьков у твердой поверхности. Высокоскоростной визуализацией (голография) кавитационной области доказано объединение пузырьков перед их воздействием на твердую поверхность ударом струй. Объектом исследований является кавитационная область в воде и ее воздействие на твердую поверхность, предметом исследований послужило явление кооперации пузырьков на заключительной стадии сжатия и возможность его использования для снижения эрозионного эффекта кавитации. При проведении исследований были использованы следующие экспериментальные методы: высокоскоростная голографическая визуализациия, интерферография и акустическая кавитация. Приведено доказательство объединения кавитационных пузырьков в фазе сжатия кавитационной области. Отмечается, что при единичном замыкании кавитационной области возникают два-пять динамических импульсов от удара гидродинамических струй воды, мощность которых в 250 раз превышает мощность импульсов от замыкания сферического кавитационного пузырька. Обращается внимание на то, что при проведении эксперимента на глубоких стадиях сжатия кавитационной области 500 пузырьков исчезли из поля зрения, а сферические волны давления исходят из одной или нескольких точек твердой поверхности, что подтверждает факт слияния пузырьков с их одновременным движением к твердой поверхности. Зафиксировано, что кавитационных пузырьков на два порядка меньше, чем было в фазе расширения. Теоретически и экспериментально обоснованы процессы и явления, проявляющиеся на глубоких стадиях сжатия кавитационной области. Выявлено, что несколько объединенных полостей легче исследовать экспериментально в целях управления процессом кавитации. Отмечается, что большие перспективы имеют современные оптические методы цифровой трассерной визуализации, которые позволяют увидеть заключительную стадию коллапса кавитационной полости. Новый способ управления кавитационным процессом на базе четырех типовых схем сжатия кавитационных полостей по снижению интенсивности эрозионного воздействия является альтернативой созданию дорогостоящих кавитационностойких материалов.
Ключевые слова
кавитация, голограмма, пузырек, кавитационная область, эрозия, импульс давления, вода, интерферограмма
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Об авторах
Зубрилов Сергей Павлович - доктор технических наук, профессор
zubrilovsergei@yandex.ru. kaf_ovrb@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Растрыгин Николай Васильевич - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
