Метод кавитации. Кавитация в исполнении специалистов
--------------------------
Расчет повышения давления при кавитации. Кавитация оказывает разрушающее воздействие на материалы поверхностей, вблизи которых она возникает. Процесс захлопывания кавитационных пузырьков порождает точечные гидравлические удары ("взрывы"), приводящие к механической эрозии. Этот процесс сопровождается химическим разрушением, поскольку, например, воздух, растворенный в воде, богаче кислородом, чем атмосферный воздух. Под действием гидравлического удара этот обогащенный кислородом воздух, вдавливаясь в поры металла, окисляет его, ослабляя тем самым границы зерен его структуры.
Величину ударного импульса давления можно определить из выражения (6.24). Для оценки величины скорости движения жидкости при коллапсе пузырька рассмотрим этот процесс на простейшей модели, полагая форму пузырька сферически симметричной в течение всего процесса схло- пывания. Жидкость при этом движется радиально к центру пузырька со скоростью vr = f (r), где r — расстояние от центра пузырька. Поскольку жидкость несжимаема, объемный расход ее через поверхность сферы произвольного радиуса, концентричной с пузырьком, остается постоянным независимо от расстояния от центра
о о
Q = vr S = vr 4 пr = vR 4 п R = const.
(R, vr — радиус и скорость движения поверхности коллапсирующего пузырька) . Отсюда скорость жидкости в окрестности пузырька определяется выражением6
R[30]
vr = vr^t . r
Кинетическая энергия жидкости в пространстве вне пузырька (r > > R) затрачивается на совершение работы сжатия по изменению объема пузырька:
екин — Асж.1 (6.28)
знак «-» обусловлен термодинамическим правилом знаков: работа, совер- шаемая над системой, отрицательна).
предыдущаяследующая