Кавитация и фазовые превращения в условиях термодинамической неравновесности жидкости

• Автор: Руденко, Михаил Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 366 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ И ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Метастабильные состояния термодинамических систем

1.2 Формирование и развитие неравновесных парокапельных

потоков

1.3 Анализ основных направлений по исследованию гидродинамической кавитации

1.4 Основные исследования новых технологий кавитации

1.5 Анализ основных особенностей лесных пожаров и методов их тушения

1.5.1 Предельные условия распространения лесных пожаров

1.5.2 Методы тушения, непосредственно воздействующие на фронт пожара
1.5.3 Методы тушения, направленные на локализацию зоны горения
1.6 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 ГЕНЕРАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕ-
РАВНОВЕСНОСТИ СЖИМАЕМОЙ ФАЗЫ
2.1 Анализ факторов, обеспечивающих генерацию гидродинамических процессов высокой интенсивности
2.2 Влияние термодинамически неравновесного состояния сжимаемой фазы на генерацию гидродинамических процессов в пузырьковой среде
2.3 Акустическое излучение, сопровождающее интенсивный нагрев жидкости

2.4 Акустическое излучение из струи переохлажденного водяного пара

2.5 Выводы
ГЛАВА 3. МА ТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАВИТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ МАЛОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
3.1 Некоторые особенности рабочей камеры, определяющие движение
жидкости
3.2 Система уравнений, отражающих движение жидкости в рабочей камере генератора кавитации
3.3 Критерии подобия
3.4 Распределение окружной скорости в рабочей камере.
3.5 Влияние периферийной области на распределение окружных скоростей по радиусу лопасти
3.6 Методика математического моделирования генератора кавитации малой производительности
3.7 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАВИТАЦИИ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
4.1 Краткое описание экспериментальной установки
4.2 Методика экспериментального исследования кавитации
4.3 Характеристики кавитации в следе за лопастью, вращающейся между параллельными стенками
4.4 Выводы

ГЛАВА 5 ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАВИТАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКОСТЬ
5.1 Величины, характеризующие работу кавитационных устройств
5.2 Энергетический баланс кавитационного устройства
5.3 Коэффициент полезного действия кавитационного устройства
5.4 Методика исследования энергетических характеристик кавитационных устройств технологического назначения
5.5 Экспериментальная проверка методики исследования кавитационных устройств технологического назначения
5.6 Экспериментальная проверка эффективности использования генератора кавитации в различных технологических процессах
5.6.1 Приготовление смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых в машиностроении
5.6.2 Кавитационная обработка топлива дизельных двигателей внутреннего сгорания
5.6.3 Образование тонкодисперсных суспензий при воздействии гидродинамической кавитации на смесь глины и воды
5.7Выводы
ГЛАВА 6. МЕХАНИКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ НЕРАВНОВЕСНЫХ КАПЕЛЬНЫХ СРЕД
6.1 Параметры переохлажденного водяного пара, получаемые при его истечении через сопло
6.2 Некоторые особенности струи переохлажденного водяного пара
6.2.1 Геометрические характеристики струи
6.2.2 Оптическая плотность струи переохлажденного водяного пара.
6.3 Интенсивность конденсации переохлажденного пара на поверхности раздела сред.

том сил поверхностного натяжения, были проведены В.А. Лапиным [115, 116].
Влияние загромождения потока на гидродинамические характеристики кавитаторов и размеры каверн в диапазоне относительного загромождения от 0.1 до 0.73 было изучено A.C. Мачинским [138].
Следует отметить, что устройства для кавитационной обработки жидкости обычно имеют коэффициент стиснения потока, исследованный A.C. Мачинским. На основании экспериментальных данннх, им было показано, что, в случае осесимметричного рабочего участка, увеличение коэффициента загромождения потока больше величины 0.73 приводит к возникновению кавитации на стенках рабочего участка. Ценность работы [138] заключается и в том, что практически впервые кавитация рассматривалась одновременно как гидродинамическое и термодинамическое явление. Экспериментальными методами исследованы особенности процесса тепломассопередачи на границе каверны при наличии фазовых переходов в суперкавитационных режимах течения.
Приведенные выше исследования по обтеканию тел в кавитационных режимах позволяют проводить оценки влияния различных факторов на гидродинамическую обстановку в рабочей камере кавитационных устройств.
В результате уже упоминавшихся испытаний миноносца "Дэринг" и корабля "Турбиния" [263] было выяснено, что, помимо ухудшения гидродинамических качеств винтов, кавитация приводит и к интенсивной эрозии твердых поверхностей. В связи с этим, получило развитие второе направление кавитационных исследований - изучение гидродинамического воздействия на материалы и сопротивление материалов этому воздействию.
Первые же результаты показали, что кавитация способна вызвать разрушение любой твердой поверхности. Более того, эрозия не зависит от рода жидкости. Кавитационные разрушения в ртути, натрии, литии,