Kavitáció - az

kavitációs
képződését gázbuborékok a folyadék. A kifejezés kb. 1894 brit mérnök R.Frudom. Ha a nyomás bármely pontján a folyadék egyenlővé válik a telített gőz nyomása a folyadék, a folyadék ezen a helyen elpárologtatjuk és képez gőz buborék. Egy példa erre a forró vizet. Melegítés hatására a vízgőz nyomása azt növelik. Amikor eléri a forráspontja, a gőz nyomása megegyezik a környezeti nyomásra, és a vízgőz buborékok megjelennek. Gőz buborékok képződnek a folyékony könnyebb csökkentett nyomáson. Amikor a környezeti nyomás nagyobb lesz, mint a nyomás a telített folyadék gőz kavitáció buborék összeesik erővel. Egy ilyen összeomlás a buborék zajt okoz vibrációt és kárt struktúrák, tükröződik kedvezőtlenül a munka az érintett gépek. A helyi nyomás csökkenése a fluid alatt következik be gyors relatív mozgás a test és a folyadék.
Bernoulli törvény. Szerint a Bernoulli törvény, folyékony súrlódásmentesen energia mentén állandó áramvonal. Ez lehet kifejezni az egyenlet

ahol p - nyomás, R - sűrűség, és v - sebesség. Az indexek 0, 1 és 2 kifejezés bármely három pont egy adott hálózati áramot. Ennek az egyenletnek, hogy a sebesség növelésével csökken a helyi nyomás (négyzetével arányos a sebesség). Bármilyen folyadékot mozgó részecske ívelt patak vonal, például a profil a boríték (ábra. 1), gyorsul, és megy keresztül csökkenése helyi nyomást. Ha a nyomás csökken, hogy a telített gőz nyomása, a kavitáció lép fel. Ez a mechanizmus a kavitációs jelenségek szárnyelem légcsavar, turbina lapátokat szivattyúk.

Ábra. 1. KÉP szárnyprofil és három pont egy aktuális sort. Speed ​​maximális és minimális nyomás a legmagasabb pont a profilt.

Abban az esetben, egy átáramló folyadék egy cső, a törvény szerint a tömegmegmaradás (kontinuitási egyenlet) folyadékmennyiség nagyobb területeken a cső szűkület, ahol a kavitáció is lehetséges.
A kavitációs együttható. A jelenséget a kavitációs pontosan ugyanaz körüli áramlás stacionárius test és a környezet, amelyben a test mozog. Mindkét esetben fontos, csak relatív sebesség és abszolút nyomás. A kapcsolat a nyomás és sebesség, amellyel kavitáció lép fel adja a dimenziómentes kritériumok s, amely az úgynevezett kavitáció együttható (kavitáció szám), és határozza meg a kifejezést

ahol pv - telített folyadék gőznyomást egy adott hőmérsékleten.
Típusai kavitáció. Ábra. A 2. ábra egy helyhez kötött kavitáció szárnyashajó hozott nagy hidrodinamikai csőben. Egy bizonyos áramlási sebessége a víz a helyi nyomás a felszínen a szárny csökken gőznyomás. A felszínen a szárny jelennek kavitációs üreg. Buborékok nőnek, mozgó az áramlás irányában. (Mivel a buborékok képződnek a felszín közelében a szárny, hogy van egy félgömb alakú.) Ez a típusú kavitáció nevezzük nem stacionárius (hátulsó) kavitáció buborék. Ha a felszínen van olyan kiemelkedés, a buborékok koncentrálódnak rajta. Ennek a helyhez kötött kavitáció ábrán is látható. 2.

Ábra. 2. Kavitáció szárnyashajó. Kikapcsolódás és álló kavitációs a szárny, meg egy nagy sebességű vízi alagút.

A kavitáció fordulhat elő az örvény zóna területeken a magas nyírási és alacsony nyomású. Vortex kavitációs gyakran látható az elülső éle szárnyashajóval vezető kések élei és mögött légcsavaragyat. Az együttes előfordulása különböző kavitáció. Ábra. A 3. ábra egy a tengeri hajócsavar vortex kavitáció vezető széle a lapátok, helyhez kötött kavitáció a felületén a pengék és a kapcsolódó vortex kavitáció mögött a hub. A kavitáció a folyadék által okozott hanghullám, úgynevezett hangszóró.

Ábra. 3. kavitációs propeller: egy örvény a penge éle (jobbra) a kerékagy örvény (balra) és buborék a lapátok (középen).

Kavitáció és a technológia. Az áramlási sebességet tipikusan jelentősen csökken a hátsó szélének profilja. Itt a nyomás nagyobb lesz, mint a gőz nyomása. Amint a feltételeket, amelyek a kavitációs buborékok eltűnnek azonnal összeomlik. Az energia szabadul fel, amikor a buborékok összeomlása, igen jelentős.
Eróziót. Nagy disszipált energiát során összeomlása kavitációs buborékok károsodásához vezethet, hogy a felületek a víz alatti szerkezetek, propellerek, turbinák, szivattyúk, és még a nukleáris reaktor szerelvények. A skála a jelenség, az úgynevezett hidraulikus erózió, eltérő lehet - a lényeg a felületi erózió sok év után a működés akár katasztrofális hiba nagy szerkezetek.
Vibráció. A kavitáció a légcsavar indukálhat periodikus nyomásingadozások ható a hajótest és a meghajtás. Kavitáció hajó rezgés teremt kényelmetlen körülmények között az utasok és a személyzet.
Hatékonyság és a gyorsaság. A kavitáció jelentősen növeli áramlási ellenállást, ezáltal csökkentve a hatékonyságot faktora hidraulikus berendezés. Túlzott kavitációs a hajócsavar csökkentheti az éhségérzetet és a maximális sebességének korlátozására a hajó; Kavitációs is a teljesítmény csökkenését okozhatja a turbina és szivattyú vagy akár kudarcát annak működését.
Zaj. Néhány felszabaduló energia során összeomlása kavitációs buborékok, átalakítjuk hanghullámokat. Az ilyen zaj különösen nem kívánatos a tengerjáró hajókat, mivel növeli a valószínűségét felderítése. Jellemzően kavitáció nem kívánatos (a tengeri és turbószivattyú technológia). De bizonyos esetekben ez nem okoz szándékosan. Ennek egyik példája a kavitációs sugárelemek. A legtöbb energiát során felszabaduló összeomlása kavitációs buborékok a vízsugár fúráshoz (erózió miatt) kőzetek és felületkezelés.
A biológiai hatás. Ultrahang orvosi vizsgálat a biológiai szövetek merülhetnek fel, és növekszik a kavitációs buborékok. A jelenlétében nagy intenzitású ultrahang kavitációs okozhatnak szövetkárosodást.
Lásd. Szintén
folyadék mechanika;
SONAR;
Ultrahang.
IRODALOM
Knapp R. J. Daley. F. Hamm kavitáció. M. 1974 Akulichev VA Kavitáció kriogén folyadékok és forró víz. M. 1978 Levkovsky YL A szerkezet a kavitáció áramlik. L. Ivanov AN 1978 Girodinamika kifejlesztett kavitációs áramlások. L. 1980