Кавитация

Под кавитацией подразумевают возникновение и рост пузырьков пара или растворенного в жидкости газа, вызванные понижением давления при постоянной температуре (см. п. 1.6). Рост возникшего пузырька сопровождается испарением жидкости внутрь него (паровая кавитация) или диффузией газа (газовая кавитация). Но, как правило, имеют место оба процесса и кавитация является парогазовой. Навигационные пузырьки возникают в тех точках потока жидкости где давление падает до некоторого малого значения р_кр, которое близко к давлению насыщенного пара при данной температуре, но зависит от ряда факторов: степени насыщения жидкости растворенным газом, наличия примесей и твердых частиц, состояния обтекаемой поверхности. Формы проявления и развития кавитации многообразны и пока не существуетих четкой классификации, и общепринятых терминов. В отечественной литературе различают две основные стадии кавитации начальную и развитую.

Начальная стадия кавитации характеризуется возникновением и ростом пузырьков, из-за чего ее можно назвать еще пузырьковой кавитацией. При нормальных условиях в жидкости всегда есть

мельчайшие пузырьки газа диаметром порядка 10^-6мм. Если при движении они попадают в область низких давлений, то размер их увеличивается, а при переносе их в зоны повышенного давления пузырьки могут сжиматься или схлопываться. При интенсивном росте пузырьков они могут сливаться друг с другом, образуя каверны, формы которых зависят от формы твердых границ потока и его гидродинамических параметров. Образование каверн конечных размеров, заполненных парами и выделившимся газом, характерно для развитой кавитации. При этом если каверна замыкается на поверхности обтекаемого тела, то кавитацию называют частичной, а если каверна охватывает некоторую область за телом — суперкавитацией.

Существует и другой подход к классификации кавитационных явлений. Так, различают кавитацию: перемещающуюся, присоединенную, вихревую, вибрационную.

Под перемещающейся кавитацией понимают образование и перемещение в потоке отдельных пузырьков и каверн, которые могут расширяться или схлопываться. Такие переносимые пузырьки и каверны могут образоваться или на поверхности тела в точках минимального давления или в ядрах движущихся вихрей.

Термином присоединенная кавитация обозначают явление образования каверн, примыкающих к поверхности тела, т. е. развитую кавитацию.

При вихревой кавитации пузырьки и каверны образуются вдоль осей вихревых шнуров, какие, например, сходят с концов лопастей гребных винтов и лопастных гидромашин.

Вибрационная кавитация имеет место вблизи вибрирующих твердых поверхностей, если амплитуда пульсации достигает некоторого порогового значения. При этом одни и те же частицы жидкости могут многократно проходить через зону кавитации.

Основным параметром и критерием подобиякавитационных явлений является число кавитации

= (р _¥ - р _н.)/(0,5ru_¥²),