И. Пирсол - Кавитация (1163263), страница 10
Текст из файла (страница 10)
47 4к 443 аг Рис !У. Зависимость С„о ковффициента сопротивления конуса прн о = О от угла коиусности р. При струйном обтекании тел, предназначенных для создания подъемной силы, простейшим из которых является плоская пластинка, наклоненная под малым углом атаки а, величина подъемной силы определяется профилем нижней стороны пластинки, ее удлинением и числом кавитации. Для плоской пластинки бесконечного размаха при а = О, согласно соотношению Редея, коэффициент нормальной силы определяется формулой 2пв!и и 4+ и в1п а При малых пФ 0 и малых и удовлетворительные ре. аультаты дает формула Бетцат См — — Сл,+и.
Для крыльев целесообразно использовать клиновидный профиль с нижней стороной, изогнутой по дуге круга радиусом 4 — б хорд. 2. Искусственная кавитация, влияние весомости и границ В 1944 — 1945 гг. независимо Рейхардтом н Эпштейном был предложен способ образования искусственных каверн за счет подачи в область разрежения около тела воздуха или иного газа. Искусственные н естественные каверны идентичны при одинаковых числах кавитации ', определяемых формулой Ре — Рк о т Ф рте 2 где Рн — давление в каверне, которое, в частности, может быть равно давлению пара 1ке, Путем создания искусственных каверн прн практически интересных значениях о< 0,1 режимы течения, которым в естественных условиях обычно соответствуют скорости движения $') > 50 м/с, можно получить прн скоростях в несколько метров в секунду.
Для кавитационных течений, образующихся при поддуве при сравнительно малых скоростях, особую актуальность приобретают вопросы влияния ве-. сомости и уноса газа из каверны. Кроме того, у каверн, заполненных газом, могут возникать характерные пульсация ~д27 — дд9, дЗЦ, обусловленные пульсацноннммн процессами в конце каверны н сжимаемосвью находящегося в мей газа. Иа рнс. Ъ' показана полученная Ю.
Ф. Журавлевым фотография пульсирующей каверны за диском. Влияние весомости можно оценить иа основании изт ложенных выяте представлений о процессе образования каверны и зависимости ее размеров от величины ' Ллн полной ндентнчностн наряду с равенством чисел кавнтаннн необкоднмо еще равенство чисел Фруде, Рейнольдса н Веберн (см. ниже). 60 Ркс. У. Фотография пульсирующей каверны вв диском. '(Р,— Р„). Поскольку в весомой жидкости давление в на. бегающем потоке возрастает с глубиной погружения, давление на оси горизонтально движущегося тела Ро бу.
дст больше, чем давление Ро в слоях, расположенных над осью, н меньше Ре в слоях под осью. Верхняя часть каверны оказывается более пологой, а нижняя круче загибается кверху (рис. Ч1), чем это было бы в невесомой ,е ° Рис. УД Характер деФормации каверны под влия- нием весомости. — в весомой жкдкостк; - — — в кееесомов жидкости. жидкости, когда Ро=Ре — — Ро. Каверна как бы «всплывает», и в результате центр тяжести ее объема располагается в области, где давление меньше Ро Все размеры каверны несколько увеличиваются и приближаются к размерам каверны при обобщенном числе кавнтации о1 [д14); тск о=п — —, С.
— о Рк' Здесь Ь, = й,./с( — отнесенное к размеру тела всплыванне конца каверны, а С в некий коэффициент (С 1 для длины каверны и С = О 5 для ее ширины) [д14, д!9!. Разные для различных значений числа Фруда Гг зависимости т'к(о) за диском [д11), пересчитанные на обобщенное число кавнтацин оь превращаются в единую зависимость ~.к(о~). Из приведенного соотношения следует,что о1 = ое прн Гг-+ со, и в этом случае (.»(п~) характеризует неве сомую жидкость. Величина й» для каверн за осесимметричным телом оценивается различными способами [дб, д12].
В частности, если рассматривать каверну как крыло малого удлинения, создающее направленную вниз подъемную силу, которая равна по величине водоизмещению каверны, то всплывание ее конца й» можно определить как пройзведенне длины каверны на угол атаки. Как показал впервые Г. В. Логвиновнч [дб), вокруг каверны в весомой жидкости создается циркуляция Г = й8к/Р, где 5» — площадь диаметрального сечения каверны.
Весомость приводит к деформации поперечных сечений каверны. При фиксированном числе Фруда и достаточно малом числе кавнтации оь каверна заканчивается двумя вихревыми шнурами. Типичный характер этих деформаций показан на рис. У1! [дб, д20). Когда о > ом упорядоченность течения в концевой области каверны нарушается, происходит заполнение ее пеной, которая периодически выбрасывается, образуя иногда кольцевые вихри. По данным работ [д11, д!5, д23), в области 5 < Гг < 25 величина оь приближенно может быть оценена из соотношения п»Гг = 1. В ряде случаев при исследовании развитых кавитационных течений встает вопрос о расходе Я газа, необходимом для поддержания режима искусственной кавитйции.
Типичная зависимость 0(о)(С1 = Я/Рм(з) при Гг =' = сопя( показана на рис. УП1 [д13, д15). Участок кривой при о > оь соответствует первой неупорядоченной форме уноса; при а ( оь газ уносится по полым вихревым шнурам. Установлено, что потери газа происходят в результате заполнения им вновь образующихся участков вихревых трубок [д13) и определяются соотношением Я = 2пазрм где а — радиус вихревой трубки, зависящий от диаметра И кавитатора, его коэффициента сопротивления С...
числа Фруда Гг и числа кавитацни а. Согласно [д13, д19[, з о,4с-'„, ( Д / а (вз Гг' — 2 ЗС»в) 82 рпс. г11. Схема деформации каверны, заканчивающейся двумя викревыми шнурамн. 1УУ 'рггу йп~ гатт па~ цду и~а В11 уа Пив рас, г'111. Зависимость безразмерного расхода газа Су для серии конусов от числа кавитации при использовании универсальаого .линейного размера 4 Из этой формулы, в частности, следует, что расход становится бесконечным, когда знаменатель обращается в нуль (хотя в этой области формула неточна), то есть при зГ 25Сх Практически же с приближением а к (ая„)т„расход резко возрастает и получить а4а,„„з не удается. В ра.
боте !дб! для диска приводится следующее соотношение: зГ ! Если под Я понимать объемный расход газа при температуре н парциальном давлении газа в каверне, значение з~ не зависит от давления набегающего потока; тогда приведенная выше зависимость О(а, Ег) будет справедлива вплоть до режимов естественной кавитации. Вообще говоря, величина Ц (особенно при первой форме уноса) определяется не только значениями а и Ег, но и числами Рейнольдса Ке = !хзН/т н Вебера Ъ'е=р!хзг(/а„ (и — коэффициент поверхностного натяжения), причем расход возрастает с увеличением Ке и %е. Как показано в [д!9, д201, все зависимости, характеризующие основные размеры каверны и унос газа за осесимметричными телами, можно использовать для тел различной формы, если в качестве характерного линейного размера вместо наибольшего диаметра смоченной части тела принимать универсальный линейный размер А =з(рГСх,.
Справедливость этого иллюстрирует рис. И!1, В плоской же задаче вместо линейного размера Ь следует брать Ь,= ЬС„. Все вышесказанное относится к движению тел в безграничной жлдкости, Однако в ряде случаев каверны образуются вблизи твердых или свободных границ, которые, как правило, существенно влияют на форму и размеры каверн (д1 — дЗ, д!6, д!8, д22); близость свободной границы приводит к уменьшению размеров каверны, близость твердой — к увеличснцю, г)а с)лз ' бн с)рз' ю,с оз Рис.
)Х. Универсальные завяснмостн площади мнделя каверны от стеснення потока прн различных числах кавнтацин (схема Ря- бушинского), Ю й/ й2 о Риг. Х, Влияние стенок трубы на длину каверны за диском. д/О О; - -Ф/О од, о» о Х 32 $3 аа В ы »О «3 о ф 3 о о х ~ь о о о ° 3 «3 Х х х х Ю . х х о х о о з х. хх Йы М О» ц5 3 '«3 о о !"й Р 3о ы ха -х х х ы '3 о ы ОХ« хаы "»ох «33 Х» 2х Зхх ххо ы 3 43 Х хЗ «3 о о 3 к а х х х х х х ы «\ х х х ы ы х хИ х ы. х о «3 х 3 Я Кд а о Х 3"- хо х о о « "» ! х х»«3 ~Х ооО а "х!1," ох го хх оо ы О мы ах ыо о "о о ' М ы х ф"!! о; хя?.о х х, о 333 ы о х а »С о 4Ь~г аг юг Оз Ос Ох Рис.
Х!П. Влияние блнаости стенок, расположенных над и под суперкавнтирующим крылом, на -его коэффяциент подъемной силы С . Рис, Х1П фотография сбоку и сннау каверны за перпендикуляр- ной к потоку пластинкой с удлинением А 4, и ох О,ОВ, Гг сн !О. Для каверн в канале получено минимальное число кавитации о,„„, определяемое стеснением потока (д16): (приближенное выражение соответствует малой величине отношения 5,(5з).
При о-э о„длина каверны неограниченно растет. Площадь (5„),„„,, каверны прн а = а„„„, (5к)макс = )'' Схо5т50 Зависимость площади миделя каверны 5„, отнесенной к произведению (5, К С„,), от величины 5,С,/5з для различных о показана на рис. 1Х, О влиянии стенок и свободных границ на длину каверны можно судить по рис. Х, Х1 (д26) и Х!1 (д16). Влияние твердых границ, расположенных над и под плоским суперкавитирующим крылом, на его козффициент подь. емной силы при а = 0 отражено на рис. ХП1 [д26). Выше были рассмотрены плоские и осесимметричные струйные течения. В общем случае пространственных течений при наличии весомости каверны принимают более сложные формы, как показано на полученной В. А. Ла. пиным фотографии (рис.
Х1'ч'). Литература 1 Нагчеу Е. В[., МсЕ1гоу %. б., %ЬИе[еу А. Н., Оп сачИу 1огтаИоп !п чча[ег, 1. АРР1. РАуз., 18, 162 — 172, !947. 2 Наутчагй А. Т. 1., Ыем [ачг [ог 1щи!йв, йоп'1 впар в!ге1сЬ, густ К«тел[., 196 †1, 29 йапиагу, [979. 3. Р!еззе[ М. 8., ТЬе [епвИе в[геп6[Ь о1 1щи!йв, СачИаИоп в1а[е о[ Ьпотч!ей2е, АКМЕ, 15 — 25, 1969. 4. %Ьее!ег %. Н., !йеп1аИоп о[ те1а!в Ьу сачИаИоп, Тгапк АКМЕ, Кепев О, 82, Ь[ 1, 184 — 194, ! 960. 5. Рйруеп С Г., К!Пеп 3. М., Оав ЬиЬЫев: !Ье!г оссиггепсе, теавигетеп1-апй !пйиепсе !и сачиабп2 1еабпд, Ргос, 1АНЕ Кутр.
?арап, Кепба[, 1962. 6 РеагваИ 1. 8., Мс[г[иау Р. Е, Саи1аИоп гпсерИоп впй еП1с!епсу о1 а [ао-й[тспв[опа! 61[[ивет, МЕРЕ Р[аЫз Еерог[, 36, О[зв2очч, НЕЕ, !956. 7. Мапз1ЬИй 3. В[., Е1[ес1 о[ Ьеай апй а!г соп[еп1 оп 1Ье сачИаИоп рег1огтапсе о1 а 1игЫпе, АКМЕ Саойа Воп Рогат, 35, 1967, 8. К«ЬоеиеЬегйег %., СачИаИоп 1евЬ [и гагаа! ришр 1треПегв, [?ос!ег Мез!з Т[[ [?от»[ай[, 1965. 9.
Смугляков Л. С, Зависимость числа кавитаиин от гавосодертания для турбин,! ивд-ао «Энергомашиностроение», !956, [чг 5, с, !3 — 15. 1О. Рагрйп В. В., Ноб 3. %., 1пс!Р!еп1 СачИаИоп Ксаип2 ЕхРЬ 1ог ЬеппврЬепса! апй 1,5 са!!Ьге ОВ[че повей Ьогаев, Реппву1чапЬ 5[а[е [[Ыч, 0[[С йерогС ?958 — 264, !954. !1. НоИ 3. %., %!вИсепиз б. Г., Зса!е еИесЬ оп сачйаИоп, 1.
Ьаз. Епуп8 Тгапв. АКМЕ, Кег!ев О, 83, 385 — 398, 1961. !2. Кегтееп [[. %., Мсбгачг Л Т., РагЫп В. [1., МесЬап!вт о1 сач[- [а!пвп !псерИап апй ге1а!ей вса1е е[[есЬ ргоЫещ ?гааз. АКМЕ, 77, 533 — 541, 1955. !3 Са1еЬиИ б. 1., %ЬИ!сепиз С. Г., ОИЕ !пчевбдабоп о1 вса!е е[- 1ес[в оп Ьуйго1оИ сач! [абогь Репину[чаи[а 5[а[с [7п!ч. ОИ. [[ерог! ТМ !9-42[2-03, ЕеЬгиагу 1956. !4. Реагзай 1. К., Асоивбс йе[еа!оп о1 сай[аИоп, Кугпр Н[Ьгабопв !и ЬуйгаиИс ритрв апй 1игЬ!пев, !. Месй.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
