МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСТЕЧЕНИЯ КАВИТИРУЮЩЕЙ СТРУИ НА БИООБРАСТАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СУДОСТРОИТЕЛЬНОЙ СТАЛИ
Аннотация
Выполнен эксперимент по обрастанию поверхности судостроительной стали марки A40S в естественных морских условиях Керченского пролива. После нахождения под водой в течение восьми месяцев (август-март) выявлены обрастатели следующих групп: сидячие многощетинковые черви - серпулы (Serpula vermicularis), балянусы (Chthamalus stellatus), мшанки (Bryozoa) и зеленые водоросли (Chlorophyta). Измерение их прочностных характеристик показало, что основные трудности при очистке корпуса судна вызваны обрастанием балянусом, пороговое давление разрушения которого в зависимости от его размера и плотности на поверхности составило 5-25 МПа. Для реализации подводной очистки затопленной струей при более низких давлениях предложено использование одновременного действия динамического и кавитационного эффекта. Численное моделирование истечения жидкости в затопленное пространство через сопло длиной 30 мм, состоящее из сужающегося усеченного конуса высотой 20 мм и мнимым углом у вершины 20○ и расширяющегося высотой 10 мм с углом 10○, выявило области максимальной доли паровой фазы на поверхности модели обрастания и ее связь с распределением абсолютного давления. Эти параметры зависят от ориентации струи и расстояния до преграды, выполненной в виде полусферы, что обусловлено внутренней структурой кавитирующей струи, которая в сечении имеет различную концентрацию газопаровых пузырьков. При истечении струи перпендикулярно плоскости с обрастанием концентрация паровой фазы имеет максимум по краям полусферической преграды, которые сглаживаются с увеличением расстояния от среза кавитатора до модели обрастания. Наклон струи на 45○ от перпендикулярного направления приводит к усилению кавитационного влияния. Максимум паровой фазы сдвигается в противоположную сторону от расположения сопла и имеет резкий спад на переднем крае обрастания. Выполненное исследование направлено на усовершенствование процесса очистки подводной части корпуса судна с использованием экономичных и малогабаритных установок.
Ключевые слова
затопленная струя, сопло, кавитация, обрастание, судостроительная сталь, давление, разрушение, моделирование
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Об авторах
Уколов Алексей Иванович - кандидат физико-математических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»Родионов Виктор Петрович - доктор технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»
