Хотя в течение многих лет считалось общепризнанным, что> кавитационная эрозия имеет механическую, а не электрохимическую природу, остается еще много нерешенных вопросов. Основные из них касаются: 1) путей передачи энергии кавитации к твердому телу; 2) глубины проникания и характера воздействия этой энергии (т. е. деформирования или разрушения) нетвердое тело; 3) характера механического разрушения. В настоящее время появилась информация по последним двум вопросам, однако, вместо того чтобы прояснить теорию переноса-энергии, она породила ряд новых вопросов.[ ...]
Начиная с середины 1960-х гг. преобладающая теория кавитационной эрозии состояла в том, что при контакте с поверхностью или очень близко к ней происходит асимметричное схло-пывание одиночных пузырьков, при котором образуются струи жидкости, действующие на поверхность. Этот процесс экспериментально наблюдался Бенджамином и Эллисом [4] и подробно описан в главе Мёрча. Эрозия металлических материалов в; этом случае объяснялась действием ударных сил, которые вызывали локальную пластическую деформацию поверхности металла; многократные удары в конце концов вызывали разрушение, которое обычно описывалось как усталостное разрушение.[ ...]
Начальный диаметр пузырька 3 мм. Последовательность кадров сверху вниз: 0, 4, 5, 6 мкс (слева) и 7, 8, 9, 5 мкс (справа).[ ...]
Брайтон приводит затем убедительный аргумент в пользу применения теории схлопывания присоединенного к поверхности одиночного пузырька к объяснению эрозии под действием вибрационной кавитации. На основе фотографического изучения распределения пузырьков, образующихся в вибраторе с частотой 18 кГц, и вызванной кавитацией деформации алюминия и покрытого фольгой пластицина он показал, что разрушение связано с несколькими очень большими пузырями. По его мнению, последние образуются путем слияния многих мелких пузырьков, имеющихся на поверхности; затем они стабилизируются и при каждом колебании давления поверхность испытывает удар приблизительно в одно и то же место.[ ...]
Нетрудно себе представить согласованное схлопывание пузырьков в случае вибрационной кавитации, когда изменения давления воздействуют более или менее одновременно на все пузырьки; в случае гидродинамической кавитации это сделать труднее. Однако в потоке жидкости пузырьки не ведут себя независимо, а перемещаются и охлопываются группами. Принимая во внимание, что разрушения, производимые гидродинамической вибрационной кавитацией, практически неразличимы, несмотря на различия в размерах пузырьков, их распределении, времени жизни и т. п., автору данной главы кажется весьма вероятным, что ударные волны от первых охлопывающихся пузырьков вызывают схлопывание других, вся группа пузырьков становится неустойчивой и охлопывается согласованно. Следует, однако, отметить, что мнения по этому вопросу расходятся.[ ...]
Некоторые наблюдения, относительно которых нет единого мнения, обсуждаются ниже с точки зрения обеих теорий, однако это касается только эрозии металлов, поскольку по другим материалам имеется мало данных.[ ...]
Автор выражает признательность Фонду Дж. Гуггенхейма за финансовую поддержку и колледжу Черчилля в Кембридже за •стипендию для иностранных исследователей, которая выплачивалась во время подготовки этой рукописи.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схлопывание пузырька диаметром 3 мм в щели на поверхности образца из ПММА [7]. |
![Схлопывание пузырька диаметром 3 мм в щели на поверхности образца из ПММА [7].](/static/pngsmall/950005546.png) |