Движение кавитационных каверн в гидродинамических полях

• Автор: Сиников, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 88 с. : ил

Содержание
Введение
1. Взаимодействие деформирующейся кавитационной полости с границами раздела и другими полостями
1.1. Постановка задачи о движении кавитационных полостей вблизи границ раздела
1.2. Общее описание метода ’подвижных’ потенциалов
1.3. Движение кавитационной полости вблизи плоской границы раздела
1.3.1. Постановка задачи и метод ее решения
1.3.2. Анализ результатов расчетов
1.4. Движение кавитационной каверны между двумя твердыми стенками
1.4.1. Постановка задачи
1.4.2. Метод решения
1.4.3. Анализ результатов расчетов
1.5. Задача о взаимодействии двух кавитационных каверн
1.5.1. Постановка задачи
1.5.2. Метод решения
1.5.3. Анализ результатов
Выводы
2. Движение кавитационных полостей в гидродинамическом поле обтекаемого тела
2.1. О силе, действующей на сферу в неоднородном потоке идеальной жидкости
2.2. Уравнения движения сферической полости в потоке жидкости с учетом твердой границы раздела
2.2.1. О расчете полей обтекаемых тел вращения

2.2.2. Учет наличия пограничного слоя
2.2.3. Уравнения движения кавитационных пузырьков в поле обтекаемого тела
2.2.4. Анализ результатов
Выводы
3. Задача о диффузии газа в поступательно перемещающуюся кавитационную полость
3.1. Постановка задачи
3.2. Метод решения
3.3. Анализ результатов
Выводы
Заключение
Литература

Введение
Диссертация посвящена решениям ряда задач о движении кавитационных каверн в гидродинамических полях. Указанная тематика является основой для исследований явления кавитации. Согласно общепринятой точки зрения явление кавитации представляет собой образование разрывов сплошности в жидкости, которую до того можно было рассматривать как непрерывную однородную среду. Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют, что явления, сопутствующие разрывам жидкости, весьма сложны и требуют достаточно углубленного изучения. Разрывы возникают в тех участках объема жидкости, где в результате перераспределения давления, связанного с движением жидкости в гидродинамических или акустических полях, происходит местное понижение давления.
Явление гидродинамической кавитации характеризуется появлением в непрерывной жидкой среде парогазовых пузырьков, объем которых быстро возрастает по мере увеличения скорости движения жидкости и соответственно, снижения давления. При достаточно глубоком развитии кавитации вблизи поверхности обтекаемого тела образуются стацонарно свзанные с ним крупные кавитационные каверны и движение жидкости приобретает струйный характер.
Выводы, к которым приводит кинетическая теория жидкостей [25], свидетельствует о том, что чистые жидкости должны выдерживать растягивающие напряжения порядка сотен атмосфер. Однако, в реальных условиях жидкости практически не оказывают сопротивления разрыву. Объяснение этого состоит в том, что реальные жидкости не бывают чистыми, они всегда содержат микроскопические зародыши паро- газовой фазы. Эти ’’слабые” точки в жидкости, называемые кавитационными зародышами или ядрами кавитации, под действием сравнительно небольших растягивающих напряжений способны превращаться в макроскопические каверны. Если растягивающие напряжения возникают в потоке

1.4.3. Анализ результатов расчетов
Для решения рассмотренной задачи на образующей полости выбиралось М = 20 дискретных точек. Решение полученной системы обыкновенных дифференциальных уравнений (1.41) проводилось методом Хэмминга 4-го порядка с автоматическим выбором шага. Точность полагалась равной е = 0.001. При этом следует отметить, что при решениия системы (1.42) с помощью метода регуляризации проводился контроль погрешности и при превышении ею заданного порогового значения решение задачи завершалось. Следует отметить, что параметр регуляризации в процессе решения задачи изменяется очень редко, поэтому его выбор проводился не на каждом шаге, а только при увеличении погрешности.
С использованием изложенной процедуры были получены численные решения рассматриваемой задачи для различных значений определяющих параметров. Некоторые характерные результаты приведены на рисунках. Здесь приводятся расчеты для случаев, когда начальное удаление центра полости от ближайшей стенки равно 1.2- До, а расстояние между стенками варьировалось от 2.5 • До ДО 4.0 • До-
Рис. 1.10: Конфигурации образующей полости
На Рис.1.10 и Рис.1.11 показаны конфигурации образующих при отсутствии учета сил повехностного натяжения, а на Рис.1.12 при наличиии. На Рис.1.10 показаны конфигурации образующей для случая (1 = 2.5 • До. в