В предыдущей главе показано, что кавитация является причиной деформации и эрозии материалов в самых разнообразных гидромеханических системах — как в текущих жидкостях (гидродинамическая кавитация), так и в жидкостях, подвергающихся воздействию пульсирующих импульсов давления (вибрационная кавитация). Целью этой главы является описание динамики одиночных кавитационных пузырьков и групп кавитационных пузырьков и выяснение механизмов, под действием которых может произойти наблюдаемая в технике эрозия. Обзоры по этим вопросам можно найти в монографии Киэппа :и др. [37], а к специальной области акустической кавитации относятся работы Флинна [14], Акуличева [1], Сиротюка [60] и Розенберга [59]. Кроме того, Плессет и Просперити [55] опубликовали недавно обзор динамики кавитации и кавитационных пузырьков.[ ...]
Если рассматриваются пузырьки, содержащие, по существу, неконденсируемый газ, то говорят о газовой конденсации. При развитии таких пузырьков в течение продолжительных периодов времени существенным является медленный процесс диффузии газа из жидкости в пузырек и обратно [55].[ ...]
Ни кипение, ни газовая кавитация не имеют отношения к эрозии. Кавитационная эрозия связана со схлопыванием кавитационных пузырьков. Они образуются там (или тогда), где (или когда) давление падает ниже некоторой критической величины, обычно несколько меньшей давления насыщенных паров жидкости. Такие снижения давления на практике возникают из-за сужения или искривления трубок тока (в случае гидродинамической кавитации) или из-за движения поверхности раздела между жидкостью и твердым телом в направлении нормали к поверхности (в случае вибрационной кавитации). В большинстве случаев эти минимумы давления возникают на твердых границах или вблизи них, где кавитация развивается из ядер, имеющихся в жидкости или на стенке, ограничивающей жидкость, но она может развиваться также и вдали от твердых стенок.[ ...]
В гидродинамических системах кавитационные каверны могут быть присоединенными или перемещающимися. Присоединенная каверна развивается от твердой поверхности из точки, где давление достигает минимума, и возникает большая стационарная или квазистационарная каверна. Перемещающиеся каверны — это небольшие каверны, образующиеся в потоке в областях низкого давления, очень часто наряду с присоединенной каверной; они переносятся потоком в области с более высоким давлением, где схлопываются. Таким образом, перемещающиеся каверны нестационарны и являются причиной эрозии.[ ...]
В вибрационных системах, т. е. в системах, где на жидкость действует пульсирующее поле давления, каверны нестационарны, как и перемещающиеся каверны в гидродинамических системах, и они образуются внутри жидкости в общем случае вблизи вибрирующих поверхностей. Эти каверны обычно возникают и схлопываются в каждом цикле колебаний, приблизительно в одном и том же жидком объеме.[ ...]
Вернуться к оглавлению