Исследование кавитационного течения жидкости в генераторах колебаний давления

• Автор: Син Дон Сун
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Обзор литературы по кавитационным генераторам колебаний

1.2. Расчетная модель кавитационного течения жидкости

в расширяющихся каналах

1.2Л. Типы кавитации

1.2.2. Кавитационное течение жидкости

1.2.2.1. Стационарное кавитационное течение

1.2.2.2 Нестационарное кавитационное течение
1.3. Высокочастотные кавитационные колебания давления
1.4 Определение частоты колебания давления жидкости
1.5. Постановка задачи
ГЛАВА II. МОДЕЛЬ КАВИТАЦИОННОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В КАНАЛАХ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
2.1. Интегральное соотношение импульса для стационарного
течения жидкости
2.2. Интегральное соотношение импульса для нестационарного течения сжимаемой жидкости в пристеночной кавитационной каверне
2.3. Модель нестационарного кавитационного течения в трубке Вентури
2.4. Уравнение состояния вспененной жидкости
2.5. Определение частоты колебаний давления
при пульсирующих режимах кавитации
Выводы по главе II

ГЛАВА III. МОДЕЛЬ КАВИТАЦИОННОГО СТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В КАНАЛАХ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
3.1. Моделирование течения вязкой жидкости в каналах
3.2. Процедура обезразмеривания уравнений модели
3.3. Моделирование течения вязкой жидкости в каналах сложной формы
3.4. Построение сетки в вычислительной области
3.5. Краткое описание вычислительного алгоритма
3.6. Моделирование стационарного кавитационного течения жидкости
Выводы по главе III
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАВИТАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
4.1. Экспериментальная установка и методика измерений
колебаний давления жидкости
4.2. Оценка погрешностей результатов экспериментов
4.3. Проведение испытаний генератора колебаний
4.3.1. Исследования кавитационного генератора колебаний -
трубки Вентури
4.3.2 Связь рассматриваемых колебаний с колебаниями, протекающими
по Струхалевскому механизму
4.3.3. Исследования кавитационного генератора колебаний -
жиклера
4.3.4. Исследования кавитационного генератора колебаний -центробежной двухступенчатой форсунки
Выводы по главе IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
х - осевая координата,
И. - радиальная координата, и - осевая компонента скорости,
V - радиальная компонента скорости,
V - вектор скорость,
Ф - размерные переменные, ф - безразмерные переменные,
О - вычислительная область,
Л - шаг между узлами, ркр - критическое давление,
ра, и:с - давление и скорость потока вдали от стенки, рч - давление насыщенного пара, а - число кавитации,
г - осредненная плотность диссипативного слоя ,
8 - толщина следа,
б* - толщина вытеснения,
8’*-толщина потери импульса,
и5 - скорость на границе диссипативного слоя,
м0- скорость на стенке канала,
Ср- распределение коэффициента давления,
т - параметр следа, г№- радиус диффузора,
Н - относительная интегральная толщина турбулентного слоя, f(г|) - однопараметрический профиль скорости,
7 = у/8 - безразмерная координата слоя,

б) акустическая кавитация, которая наступает, когда снижение давления жидкости вызвано прохождением акустических волн.
Гидродинамическая кавитация разделяется на перемещающуюся, присоединенную и вихревую. Кавитация в жидкости с отрывом потока от стенки диффузора с образованием в зоне отрыва полости (каверны) называется присоединенной кавитацией. Внутри диффузора из-за схлопывания каверны иногда возникают колебания давления жидкости. Каверна может заканчиваться в сечении присоединения основного потока к стенке диффузора. При развитой кавитации каверна имеет вид прозрачной пленки, которая в хвостовой части либо сворачивается в вихревые трубки, либо заканчивается обратной струйкой жидкости.
В работе [23] отмечается, что сопротивление трубки Вентури растет пропорционально степени развития кавитации, а расход жидкости остается постоянным независимо от снижения давления на выходе из трубки Вентури. Причем с уменьшением этого давления будет увеличиваться зона кавитации в диффузоре. Также рассмотрены различные формы начальной стадии кавитации: пузырчатая, пленочная, в виде вихревых шнуров. Отмечается, что в ряде случаев начальная стадия кавитации сопровождается образованием на теле тонкой пленки (пленочная кавитация). Экспериментальные исследования на моделях профилей, тел вращения, винтов в кавитационных трубах показывают, что форма начальной стадии кавитации зависит от многих факторов (размеров модели, состояния ее поверхности, типа установки).
Число кавитации а, характеризующее возникновение кавитации в узком
сечении канала, запишется & = tP*-Pv)lfK , где Здесь До, - давление и скорость потока вдали от стенки, pv - давление насыщенных паров, р - плотность жидкости. Сохранение числа кавитации постоянным а = const считается условием подобия при моделировании кавитации.