А.Н. Иванов - Гидродинамика развитых кавитационных течений (1163198)
Текст из файла
УДК 532.528 И20 1чапоч А, 3!. Нудгодупаго(са о1 Оече1орей СачПа1Ыд Р!омв.— 13 6пдов1гоеп!е, 1980.— 240 р., П1.— !8ВЫ. ТЬе Ьоой деа!з пч(Ь сач!1а11оп ейес1 апй вйпп!а1ед сачНаПпп Пом (еа-. 1пгев. П ргезепЬ 1ЬеогеПса! 1ппдагпеп1а!в о1 са1сп!аПоп о( дече1орей сачПайп5 Почгв 1п 1!пеаг апд поп-1!пеаг ргоЫепгв. Соп1епЬ. Ма!п !урез о1 сачПайоп апд Пв апа!узЬ апд са1сп!а1гоп ргас11- са! азресЬ, Воду )е1 саИЬН!пб Похч са1сп1а1гопв (поп-Ппеаг 1Ьеогу). 1дпеа. пвед ргоЫегпз о1 сачйайп5 Почгв апд ропдегаЫе 1щп!дв; вйпп!а1ед сачПабоп п1!1!ха1йоп 1ог 1очег!пй о1 вЫр Ьудгодупагп!са! дгай. Иванов А. Н. Гндродннамика развитых кааитационных течений.— Лс Судостроение, 1980.— 240 с., ил.— ИСВН.
Рассмотрены особенности явления канитации и искусственных казитационных течений, Изложены теоретические основы расчета развитых казитационных течений з нелинейной и линейной постановках задач. Особенное зни. мание уделено численным методам расчета плоских и осеснмметричных развитых каннтационных течений невесомой и весомой жидкостей, а также при. менениго искусственной казитации для снижения гидродинамического сопро. тивления судов. Проанализированы основные практические задачи н области изучения кавитации.
Книга предназначена для специалистов отраслевых научно. исследователь. ских и проектных организаций, занятых проблемами казитацни, может быть полезна студентам кораблестроительных вузов. Ил, 177. Табл. 4. Лиг. 86 назз. Рецензент докт. техн. наук Я. И. ВОЙТКУНСКИЙ 31805 — 040 И 58 — 80 3805030000 © Издательства «Судостроение», 1080 г. 048(01) — 80 ПРЕДИСЛОВИЕ Исследования в области кавитации в течение последних десятилетий проводятся с неослабевающей интенсивностью. Это обусловлено двумя основными причинами — большой практической значимостью в первую очередь н таких отраслях техники, как судостроение и гидротурбостроение, и чрезвычайной сложностью явления кавитации.
К настоящему времени кроме большого числа публикаций в периодических изданиях вышло в свет несколько фундаментальных монографий, освещающих различные аспекты кавитации. Среди наиболее близких по тематике к настоящей могут быть названы монографии Г. Биркгофа, Э. Сарантоиелло Г!2], М. И. Гуревича г23), А. Д. Перника (47), а также учебное пособие В. В. Рожлественского (49]. Автор стремился создать у читателя по возможности цельное представление о физической сущности кавитации, о ее возникновении и развитии на телах различной формы, практической значимости и месте развитой формм кавитацки среди других ее форм, а также о том влиянии, которое оказывают на развитую кавитацию реальные свойства жидкости (вязкость и капилляр- ность) и свойства материала поверхности тел, не учитываемые в идеализированной модели, на основании которой построено подавляющее большинство современных расчетных методов.
Основной предмет данной монографии— вопросы гидродинамики развитых кавитационных течений. В настоящее время они наиболее полно разработаны в теории плоских кавитационных течений, чему в немалой степени способствовало наличие хорошо развитого математического аппарата теории функций комплексной переменной. Вопросы гидро- динамики пространственных течений, в частности осесимметричных, разработаны менее подробно вследствие неприменимости для этого случая названного выше математического аппарата. Эффективные методы расчета кавитационного обтекания тел, близких по обводам к реальным конструкциям, вследствие больших математических трудностей в полной мере не разработаны.
С помощью методов классической теории струй к настоящему времени удалось произвести лишь расчеты обтекания контуров простейшей формы — клина, плоской и слабоизогнутой пластинки, круга и т. п, Опубликованы немногие расчеты осесимметричных кавитационных течений (обтекание шара, диска и конуса). В последние голы, рассматривая развитые установившиеся кавитационные течения, все чаще стали обращаться к так называемому метолу интегральных уравнений, впервые примененному Треффтцем (82) для расчета истечения струи идеальной жидкости из кругового отверстия в плоскости. Метод интегральных уравнений, например, успешно использован в работе (20) для расчета кавитационного обтекания конуса.
Этот универсальный метод в перспективе может быть применен при расчетах кавитационного обтекания реальных конструкций, часто имеющих довольно сложную форму. Автор настоящей монографии и его коллеги по работе в течение ряда лет использовали метод интегральных уравнений для численного решения нелинейных задач плоского и осесимметричного установившегося кавитационного обтекания тел произвольной формы. Результаты работы в этом направлении, главное внимание в которой обращалось на разработку таких приемов решения задач, которые могли бы быть использованы широиим кругом специалистов-гидромехаников в их практической работе, приведены в настоящей книге, В моно~рафик также нашли отражение задачи о кавитационном течении на нижней поверхности погруженной в жидкость и глиссирующей пластинок с учетом силы тяжести; об обтекании стойки, пересекающей свободную поверхность жидкости, при наличии прососа к ее поверхности воздуха; об установившихся волнах конечной амплитуды на поверхности жидкости.
Несмотря на кажущуюся разнородность, эти задачи объединены общностью постановки и решения, характерными для задач о развитых кавитационных течениях. Особое место в книге уделено до сих пор не рассматривавшемуся вопросу об определении условий существования различных форм кавитации, отличных от развитой, которые часто наблюдаются в опытах. Определенный прогресс в этом направлении оказался возможным на основе анализа характера решений задачи о развитой форме кавитации с учетом вязкости и капиллярных свойств жидкости.
Книга содержит значительное количество новых расчетных данных, которые можно использовать при решении конкретных инженерных задач. Подробные библиографические сведения, охватывающие практически все работы по развитым установившимся кавитационным течениям, опубликованные к моменту написания настоящей монографии, содержатся в упомянутых выше книгах, а также в обзорах 122, 241. В предлагаемом читателям издании приведены преимущественно ссылки иа работы, в которых основное внимание уделено методу интегральных уравнений.
К. В. Александровым написаны 4 25, 26, $43 — 45, автором монографии совместно с Э. Л. Амроминым — гл, Ч и эг1. Автор выражает благодарность К. В. Александрову и Э. Л. Амромину, внесшим существенный вклад в разработку решения кавитационных задач с использованием метода интегральных уравнений, считает долгом выразить благодарность также С. А. Леняшину и А. О.
Эллеру, выполнившим' экспериментальные исследования и ряд расчетов, глубоко признателен Я. И. Войткунскому, просмотревшему монографию в рукописи и внесшему ряд ценных замечаний. Замечания и отзывы о книге направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8, издательство «Судостроение», ГЛАВА ~ оановныв еормы кй вит,акции Возникновение кавитации связано с появлением разрывов сплошности жидкости. В местах нарушения сплошности появляются полости (каверны), заполненные парами жидкости и газами. Каверны возникают при понижении давления в жидкости до некоторого предела или при ее нагревании.
Они также могут возникнуть вследствие выделения газов в пространство, заполненное жидкостью при подводных взрывах и т. п. Ввиду сложности явления до настоящего времени в публикациях сохраняется терминологическая пестрота и условность в определениИ форм кавитации, наблюдаемой в экспериментах. Вместе с тем в теории давно уже сложилось четкое деление кавитации на так называемую пузырьковую и развитую. Другие более сложные формы кавитации трудно характеризовать какими-либо устойчивыми признаками, поэтому им здесь дано общее условное наименование смешанной кавитации. Этот термин введен формально, он не отражает глубоких физических признаков указанной формы кавитации.
Смешанная форма кавитации всего ближе к так называемой перемещающейся кавитации [38]. Приведенная простая классификация охватывает практически все важные случаи кавитации, возникающей при обтекании жидкостью различных тел. 5 1. Я)~ра иавмтацим В чистых жидкостях связь между молекулами является настолько прочной, что для ее разрыва согласно теоретическим данным необходимо было бы прикладывать растягивающие напряжения порядка нескольких тысяч килограммов на квадратный сантиметр. В реальных условиях для разрыва сплошности жидкости не нужно создавать больших растягивающих напряжений. В большинстве практически важных случаев разрыв часто возникает даже при положительных значениях давления в жидкости, близких к значениям ее насыщенных паров.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
