Моделирование кавитационных процессов в полостях охлаждения судовых ДВС

• Автор: Кочетков, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание £
1. Современное представление о кавитационных процессах
в полостях охлаждения судовых ДВС
1.1. Теоретические и физические основы кавитационных процессов
1.2. Кавитационно-коррозионные разрушения в
полостях охлаждения СДВС
1.3. Моделирование кавитационных процессов в полостях охлаждения
2. Методики расчёта и численное моделирование
кавитационных разрушений цилиндровых втулок СДВС
2.1. Анализ и выбор методики расчета кавитационных процессов
2.1.1. Расчет предельных кавитационных разрушений цилиндровых втулок по методике ЦНИДИ
2.1.2. Расчётный метод определения потерь массы при
кавитационном разрушении Аскарова М.А
2.1.3. Расчетный метод кавитационно-эрозионного разрушения кумулятивными микропотоками
2.1.4. Метод расчета кавитационно-эрозионного разрушения металлов
в коррозионно-активных средах
2.2. Численное моделирование кавитационно-коррозионных процессов
в полостях охлаждения
2.2.1. Расчёт частоты свободных колебаний цилиндровых втулок
2.2.2. Определение амплитуды колебаний втулок
2.2.3. Определение ускорения колебаний втулки
2.2.4. Определение потери веса втулок при кавитационном разрушении
2.2.5. Определение предельно допустимого времени работы втулок
до замены по причине кавитационных разрушений
3. Экспериментальные исследования
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Условия проведения экспериментальных исследований
3.3. Методика проведения экспериментов
3.4. Планирование эксперимента
3.5. Влияние температуры и давления в полости охлаждения
на разрушение образцов
4. Результаты экспериментальных исследований и анализ данных
4.1 Определение потери массы образцами
4.2. Определение микротвёрдости поверхности образцов
4.3. Определение твёрдости поверхности образцов
5. Разработка и реализация компьютерной программы
Заключение
# Список использованных источников
Приложения
Приложение 1. Кавитационные разрушения наружной поверхности
цилиндровых втулок двигателя КУБ 48А-11, №851751
Приложение 2. Массы образцов для экспериментальных
исследованию!
Приложение 3. Кавитационно-коррозионные разрушения
чугунного образца №6 (СЧ25) в зависимости от времени испытаний
Приложение 4. Кинограмма процесса кавитационных разрушений
чугунного образца (СЧ25) в экспериментальной установке
Приложение 5. Программа расчёта параметров кавитации и прогноза предельного времени работы цилиндровых втулок СДВС при их кавитационно-коррозионных разрушениях
Актуальность темы. Развитие морских перевозок генеральных грузов и нефтепродуктов на Волго-Каспийской части транспортного коридора Север-Юг привело к широкому использованию судов смешанного плавания река-море. Более, чем 10-летняя активная круглогодичная эксплуатация судов и их судовых энергетических установок, особенно главных двигателей, в переменных режимах по нагрузкам, условиям работы охлаждающих полостей и качеству охлаждающей воды проявило возрастающее количество выбраковки охлаждаемых деталей судовых двигателей внутреннего сгорания (СДВС) по параметрам кавитационных разрушений.
В силу сложившихся экономических условий контроль процессов эксплуатации СДВС на судах, осуществляющих морские перевозки, а также судах флота рыбной промышленности Каспийского бассейна, носит весьма формальный характер. Режимы эксплуатации не всегда соответствуют паспортным параметрам СДВС, качество и состав используемой охлаждающей воды во внутреннем контуре полости охлаждения не соответствуют эксплуатационным требованиям. В полостях охлаждения многих СДВС присутствуют значительные отложения механических примесей, накипи, продуктов коррозии, что свидетельствует об использовании забортной необработанной воды.
Эти обстоятельства изучены на более 20 главных СДВС транспортных судов смешанного плавания и рыбопромыслового флота Каспийского бассейна и показали, что в наибольшей степени кавитационно-коррозионному разрушению подвержены водоомываемые поверхности цилиндровых втулок. Так, например, интенсивность разрушений чугунных цилиндровых втулок СДВС типа 1чГТ)-48 значительна и они проявляются уже через 3-5 тыс. часов наработки с последующим непрерывным нарастанием до предельного
видно из анализа кривых, с увеличением содержания углерода до 1% растет как акустическое сопротивление, так и сопротивление кавитационному разрушению. При дальнейшем повышении содержания углерода в сплаве (для чугунов) оно снижается, т. к. снижается акустическое сопротивление. Зависимость (2.5) представляет интерес лишь с точки зрения приближенной сравнительной оценки кавитационной стойкости различных металлов и не может быть использована для расчета потерь массы, так как не учитывает влияние виброактивности цилиндровых втулок, температуры, давления, теплофизических свойств воды и динамических характеристик кавитационных пузырьков.
2.1.3. Расчетный метод кавитационно-эрозионного разрушения кумулятивными микропотоками.
Метод предложен авторами [82], в основу которого положена гипотеза кавитационно-эрозионного разрушения цилиндровых втулок под действием кумулятивных микропотоков. Авторы метода решили задачу с позиций учета соотношения энергии силового воздействия и предельной энергии разрушения материала.
Поведение различных металлов в зоне кавитационного разрушения под воздействием кумулятивных струй описано в работах [3, 4]. Авторы основываются на кумулятивной гипотезе разрушения металла. Исследования кавитационных разрушений металлов показывает, что наиболее точно