stringtranslate.com

Кавитация

Модель кавитирующего винта в эксперименте в водном туннеле .
Кавитационное повреждение тарелки клапана аксиально-поршневого гидронасоса .
В этом видео показана кавитация в шестеренчатом насосе .
Кавитационные повреждения очевидны на гребном винте гидроцикла.

Кавитация в гидромеханике и инженерии обычно относится к явлению, при котором статическое давление жидкости снижается ниже давления пара жидкости , что приводит к образованию небольших полостей, заполненных паром, в жидкости. Под воздействием более высокого давления эти полости, называемые «пузырями» или «пустотами», схлопываются и могут создавать ударные волны , которые могут повредить оборудование. Эти ударные волны сильны, когда они находятся очень близко к взорвавшемуся пузырю, но быстро ослабевают по мере распространения от места взрыва. Кавитация является важной причиной износа в некоторых инженерных областях. Схлопывающиеся пустоты, которые взрываются вблизи металлической поверхности, вызывают циклическое напряжение в результате повторяющихся взрывов. Это приводит к поверхностной усталости металла, вызывая тип износа, также называемый «кавитацией». Наиболее распространенными примерами такого рода износа являются рабочие колеса насосов и изгибы, где происходит внезапное изменение направления жидкости. Кавитацию обычно делят на два класса поведения: инерционную (или переходную) кавитацию и неинерционную кавитацию.

Процесс, при котором пустота или пузырек в жидкости быстро схлопывается, образуя ударную волну , называется инерционной кавитацией. Инерционная кавитация возникает в природе при ударах раков-богомолов и раков-пистолетов , а также в сосудистых тканях растений. В промышленных объектах это может происходить в регулирующих клапанах , насосах , гребных винтах и ​​рабочих колесах . [ нужна цитата ]

Неинерционная кавитация — это процесс, при котором пузырек в жидкости вынужден колебаться по размеру или форме из-за некоторой формы подвода энергии, например акустического поля . Газ в пузырьке может содержать часть газа, отличного от паровой фазы жидкости. Такая кавитация часто используется в ваннах ультразвуковой очистки , а также может наблюдаться в насосах, гребных винтах и ​​т. д.

Поскольку ударные волны, образующиеся при схлопывании пустот, достаточно сильны, чтобы вызвать значительные повреждения деталей, кавитация обычно является нежелательным явлением в машинах (хотя и желательна, если она используется намеренно, например, для стерилизации загрязненных хирургических инструментов, расщепления загрязняющих веществ при очистке воды). систем, эмульгирования тканей для хирургии катаракты или литотрипсии камней в почках или гомогенизации жидкостей). Очень часто ее специально предотвращают при проектировании машин, таких как турбины или пропеллеры, а устранение кавитации является основной областью изучения гидродинамики . Однако иногда это полезно и не причиняет вреда, когда пузырьки схлопываются от оборудования, например, при суперкавитации .

Физика

Инерционная кавитация

Инерционная кавитация впервые наблюдалась в конце 19 века при коллапсе сферической пустоты внутри жидкости. Когда объем жидкости подвергается достаточно низкому давлению , он может разорваться и образовать полость. Это явление представляет собой зарождение кавитации и может возникать за лопастями быстро вращающегося винта или на любой поверхности, колеблющейся в жидкости с достаточной амплитудой и ускорением. Река с быстрым течением может вызвать кавитацию на каменных поверхностях, особенно при обрыве, например, при водопаде. [ нужна цитата ]

Парогазы испаряются в полость из окружающей среды; таким образом, полость представляет собой вовсе не вакуум, а скорее пузырь пара (газа) низкого давления. Как только условия, вызвавшие образование пузыря, больше не существуют, например, когда пузырек движется вниз по течению, окружающая жидкость начинает взрываться из-за более высокого давления, наращивая импульс по мере движения внутрь. Когда пузырь наконец схлопывается, внутренний импульс окружающей жидкости вызывает резкое повышение давления и температуры пара внутри. Пузырь в конечном итоге схлопывается до незначительной доли своего первоначального размера, после чего газ внутри рассеивается в окружающую жидкость посредством довольно сильного механизма, который высвобождает значительное количество энергии в форме акустической ударной волны и в виде видимого света . В момент полного коллапса температура пара внутри пузыря может составлять несколько тысяч Кельвинов , а давление — несколько сотен атмосфер. [1]

Физический процесс возникновения кавитации аналогичен кипению . Основное различие между ними заключается в термодинамических путях, которые предшествуют образованию пара. Кипение происходит, когда местная температура жидкости достигает температуры насыщения , и дополнительно подается тепло, позволяющее жидкости достаточно перейти в газообразное состояние. Возникновение кавитации происходит, когда местное давление падает значительно ниже давления насыщенного пара, значения, определяемого пределом прочности жидкости при определенной температуре. [2]

Для возникновения кавитации кавитационным «пузырям» обычно нужна поверхность, на которой они могут зародиться . Эта поверхность может быть образована стенками контейнера, примесями в жидкости или небольшими нерастворенными микропузырьками внутри жидкости. Принято считать, что гидрофобные поверхности стабилизируют мелкие пузырьки. Эти ранее существовавшие пузырьки начинают неограниченно расти, когда они подвергаются давлению ниже порогового давления, называемого порогом Блейка. [3] Наличие несжимаемого ядра внутри ядра кавитации существенно снижает порог кавитации ниже порога Блейка. [4]

Давление пара здесь отличается от метеорологического определения давления пара, которое описывает парциальное давление воды в атмосфере при некотором значении менее 100% насыщения. Давление пара, связанное с кавитацией, относится к давлению пара в равновесных условиях и поэтому может быть более точно определено как равновесное (или насыщенное) давление пара .

Неинерционная кавитация — это процесс, при котором маленькие пузырьки в жидкости вынуждены колебаться в присутствии акустического поля, когда интенсивность акустического поля недостаточна, чтобы вызвать полное коллапс пузырька. Эта форма кавитации вызывает значительно меньшую эрозию, чем инерционная кавитация, и часто используется для очистки деликатных материалов, таких как кремниевые пластины .

Другие способы создания кавитационных пустот включают локальное выделение энергии, например, интенсивный сфокусированный лазерный импульс (оптическая кавитация) или электрический разряд через искру. Эти методы использовались для изучения эволюции пузырька, который фактически создается в результате локального кипения жидкости с локальным повышением температуры.

Гидродинамическая кавитация

Гидродинамическая кавитация — это процесс испарения, образования и схлопывания пузырьков, происходящий в текущей жидкости в результате снижения и последующего увеличения местного давления. Кавитация произойдет только в том случае, если местное давление упадет до некоторой точки ниже давления насыщенного пара жидкости и последующее восстановление превысит давление пара. Если давление восстановления не превышает давление паров, то говорят, что произошло испарение. В трубопроводных системах кавитация обычно возникает либо в результате увеличения кинетической энергии (за счет сужения площади), либо в результате увеличения высоты трубы.

Гидродинамическая кавитация может быть создана путем пропускания жидкости через суженный канал с определенной скоростью потока или путем механического вращения объекта через жидкость. В случае суженного канала и на основании специфической (или уникальной) геометрии системы сочетание давления и кинетической энергии может создать гидродинамическую кавитационную каверну ниже по потоку от локального сужения, генерирующую кавитационные пузырьки высокой энергии.

Судя по термодинамической диаграмме фазового перехода, повышение температуры может инициировать известный механизм фазового перехода, известный как кипение. Однако снижение статического давления также может помочь преодолеть многофазную диаграмму и запустить другой механизм фазового перехода, известный как кавитация. С другой стороны, локальное увеличение скорости потока может привести к падению статического давления до критической точки, при которой может начаться кавитация (по принципу Бернулли). Критической точкой давления является давление насыщенного пара. В закрытой жидкостной системе, где не обнаруживается утечка потока, уменьшение площади поперечного сечения приведет к увеличению скорости и, следовательно, к падению статического давления. Это принцип работы многих гидродинамических кавитационных реакторов для различных применений, таких как очистка воды, сбор энергии, улучшение теплопередачи, пищевая промышленность и т. д. [5]

По мере развития кавитационного течения обнаруживаются различные схемы течения: зарождение, развитое течение, суперкавитация и дросселированное течение. Зарождение – это первый момент появления в системе второй фазы (газовой фазы). Это самый слабый кавитирующий поток, улавливаемый в системе, соответствующий наибольшему числу кавитации . Когда полости в отверстиях или конструкциях Вентури растут и становятся больше в размерах, регистрируется развитый поток. Наиболее интенсивный кавитирующий поток известен как суперкавитация, при которой теоретически вся площадь сопла отверстия заполнена пузырьками газа. Этот режим течения соответствует наименьшему числу кавитации в системе. После суперкавитации система не способна пропускать больший поток. Следовательно, скорость не меняется при увеличении давления на входе. Это приведет к увеличению числа кавитации, что указывает на возникновение дросселированного потока. [6]

Процесс образования пузырьков и последующий рост и коллапс кавитационных пузырьков приводят к очень высоким плотностям энергии, а также к очень высоким локальным температурам и локальному давлению на поверхности пузырьков в течение очень короткого времени. Таким образом, общая среда жидкой среды остается в условиях окружающей среды. Если кавитация не контролируется, она разрушительна; однако, контролируя поток кавитации, эту энергию можно использовать и не разрушать. Контролируемую кавитацию можно использовать для усиления химических реакций или распространения некоторых неожиданных реакций, поскольку в процессе образуются свободные радикалы из-за диссоциации паров, захваченных кавитирующими пузырьками. [7]

Сообщается, что отверстия и трубки Вентури широко используются для создания кавитации. Вентури имеет неотъемлемое преимущество перед отверстием из-за его плавных сужающихся и расширяющихся секций, так что он может генерировать более высокую скорость потока в горловине при заданном перепаде давления на нем. С другой стороны, отверстие имеет то преимущество, что оно может вместить большее количество отверстий (больший периметр отверстий) на заданной площади поперечного сечения трубы. [8]

Управлять явлением кавитации можно для повышения эффективности быстроходных морских судов и снарядов, а также в технологиях обработки материалов, в медицине и т. д. Управление кавитирующими потоками в жидкостях может быть достигнуто только путем развития математических основ кавитации. процессы. Эти процессы проявляются по-разному, наиболее распространенными и перспективными для борьбы с ними являются пузырьковая кавитация и суперкавитация. Первое точное классическое решение, возможно , следует отнести к известному решению Германа фон Гельмгольца в 1868 году. , следы и каверны [10] с последующей Теорией струй идеальной жидкости . [11] В этих книгах широко использовалась хорошо разработанная теория конформных отображений функций комплексного переменного, позволяющая получить большое количество точных решений плоских задач. Еще одна площадка, объединяющая существующие точные решения с приближенными и эвристическими моделями, была исследована в работе « Гидродинамика потоков со свободными границами» [12] , в которой усовершенствованы прикладные методы расчета, основанные на принципе независимости расширения полостей, теории пульсаций и устойчивости вытянутых осесимметричных полостей. и др. [13] и в «Методах размерности и подобия в задачах гидромеханики сосудов ». [14]

Естественным продолжением этих исследований стала недавно работа « Гидродинамика кавитирующих течений» [15] – энциклопедический труд, вобравший в себя все лучшие достижения в этой области за последние три десятилетия и соединивший классические методы математических исследований с современными возможностями компьютерной техники. технологии. К ним относятся разработка нелинейных численных методов решения трехмерных задач кавитации, уточнение известных плоских линейных теорий, развитие асимптотических теорий осесимметричных и почти осесимметричных течений и т.д. По сравнению с классическими подходами новое направление характеризуется расширением теорию в трехмерные потоки. Это также отражает определенную корреляцию с современными работами прикладного характера по гидродинамике суперкавитирующих тел.

Гидродинамическая кавитация также может улучшить некоторые промышленные процессы. Например, кавитированная кукурузная суспензия показывает более высокие выходы при производстве этанола по сравнению с некавитированной кукурузной суспензией при сухом помоле. [16]

Это также используется при минерализации биотугоплавких соединений, для которых в противном случае потребовались бы чрезвычайно высокие температуры и условия давления, поскольку в процессе образуются свободные радикалы из-за диссоциации паров, захваченных в кавитирующих пузырьках, что приводит либо к интенсификации химической реакции или даже может привести к распространению определенных реакций, которые невозможны в других условиях окружающей среды. [17]

Акустическая кавитация и ультразвуковая кавитация

Инерционная кавитация может возникать и при наличии акустического поля. Микроскопические пузырьки газа, которые обычно присутствуют в жидкости, будут вынуждены колебаться из-за приложенного акустического поля. Если интенсивность звука достаточно высока, пузырьки сначала увеличиваются в размерах, а затем быстро схлопываются. Следовательно, инерционная кавитация может возникнуть, даже если разрежение в жидкости недостаточно для возникновения рэлеевской пустоты.

Возникновение ультразвуковой кавитации произойдет, когда ускорение источника ультразвука будет достаточным для создания необходимого падения давления. Это падение давления зависит от величины ускорения и размера объема, на который воздействует волна давления. Безразмерное число, которое предсказывает ультразвуковую кавитацию, — это число Гарсиа-Атанса . Мощные ультразвуковые рупоры создают достаточно высокие ускорения, чтобы создать кавитирующую область, которую можно использовать для гомогенизации , диспергирования , деагломерации, эрозии, очистки, измельчения, эмульгирования , экстракции, дезинтеграции и сонохимии .

Приложения

Химическая инженерия

В промышленности кавитация часто используется для гомогенизации или смешивания и разрушения взвешенных частиц в коллоидных жидких соединениях, таких как красочные смеси или молоко. Многие промышленные смесительные машины основаны на этом принципе конструкции. Обычно этого достигают за счет конструкции рабочего колеса или путем пропускания смеси через кольцевое отверстие с узким входным отверстием и гораздо большим выходным отверстием. В последнем случае резкое снижение давления по мере увеличения объема жидкости вызывает кавитацию. Этим методом можно управлять с помощью гидравлических устройств, которые контролируют размер входного отверстия, что позволяет осуществлять динамическую регулировку во время процесса или модификацию для различных веществ. Поверхность смесительного клапана этого типа, о которую ударяются кавитационные пузырьки, вызывая их взрыв, подвергается огромным механическим и термическим локализованным нагрузкам; поэтому они часто изготавливаются из чрезвычайно прочных и твердых материалов, таких как нержавеющая сталь , стеллит или даже поликристаллический алмаз (PCD).

Также были разработаны устройства кавитационной очистки воды , в которых экстремальные условия кавитации могут разрушать загрязняющие вещества и органические молекулы. Спектральный анализ света, излучаемого в ходе сонохимических реакций, выявляет химические и плазменные механизмы передачи энергии. Свет, излучаемый кавитационными пузырьками, называется сонолюминесценцией .

Использование этой технологии успешно опробовано при щелочной рафинации растительных масел. [18]

Гидрофобные химические вещества притягиваются под водой за счет кавитации, поскольку разница давлений между пузырьками и жидкой водой заставляет их соединяться. Этот эффект может способствовать сворачиванию белка . [19]

Биомедицинский

Кавитация играет важную роль в разрушении камней в почках при ударно-волновой литотрипсии . [20] В настоящее время проводятся испытания относительно того, можно ли использовать кавитацию для переноса крупных молекул в биологические клетки ( сонопорация ). Азотная кавитация — это метод, используемый в исследованиях для лизиса клеточных мембран, оставляя органеллы нетронутыми.

Кавитация играет ключевую роль в нетермическом и неинвазивном фракционировании тканей для лечения различных заболеваний [21] и может использоваться для открытия гематоэнцефалического барьера для увеличения поступления неврологических препаратов в мозг. [22]

Кавитация также играет роль в HIFU , термическом неинвазивном методе лечения рака . [23]

В ранах, вызванных высокоскоростными ударами (например, пулевых ранах), также наблюдаются эффекты кавитации. Точные механизмы ранения еще полностью не изучены, поскольку существует временная кавитация и постоянная кавитация вместе с раздавливанием, разрывом и растяжением. Кроме того, высокая разница в плотности внутри тела затрудняет определение его воздействия. [24]

Ультразвук иногда используется для увеличения костеобразования, например, в послеоперационном периоде. [25]

Было высказано предположение, что звук «хруста» суставов возникает из-за кавитационного коллапса синовиальной жидкости внутри сустава. [26]

Кавитация также может образовывать микронанопузырьки озона , что перспективно для применения в стоматологии. [27]

Очистка

При промышленной очистке кавитация обладает достаточной силой, чтобы преодолеть силы сцепления частиц с подложкой, разрыхляя загрязнения. Пороговое давление, необходимое для инициирования кавитации, сильно зависит от ширины импульса и потребляемой мощности. Этот метод работает путем создания акустической кавитации в чистящей жидкости, улавливания и удаления частиц загрязнений в надежде, что они не прикрепятся повторно к очищаемому материалу (что возможно, когда объект погружен, например, в ванну ультразвуковой очистки). ). Те же физические силы, которые удаляют загрязнения, также могут повредить очищаемую цель.

Еда и напитки

Яйца

Кавитация применялась при пастеризации яиц. Ротор с отверстиями создает кавитационные пузырьки, нагревая жидкость изнутри. Поверхности оборудования остаются холоднее проходящей жидкости, поэтому яйца не затвердевают, как на горячих поверхностях старого оборудования. Интенсивность кавитации можно регулировать, что позволяет настроить процесс с минимальным повреждением белков. [28]

Производство растительного масла

Кавитация применяется при рафинировании и рафинировании растительного масла с 2011 года и считается проверенной и стандартной технологией в этом применении. Внедрение гидродинамической кавитации в процессах рафинирования и рафинирования позволяет значительно сократить использование технологических вспомогательных веществ, таких как химикаты, вода и отбеливающая глина. [29] [30] [31] [32] [33]

Биотопливо

Биодизель

Кавитация применяется в производстве биодизеля с 2011 года и считается проверенной и стандартной технологией в этом применении. Внедрение гидродинамической кавитации в процесс переэтерификации позволяет существенно сократить расход катализатора, улучшить качество и увеличить производственную мощность. [34] [35] [36]

Кавитационные повреждения

Кавитационное повреждение турбины Фрэнсиса .

Кавитация обычно является нежелательным явлением. В таких устройствах, как пропеллеры и насосы , кавитация вызывает сильный шум, повреждение компонентов, вибрацию и потерю эффективности. Шум, вызванный кавитацией, может быть особенно нежелателен на военно-морских судах, где такой шум может облегчить их обнаружение с помощью пассивного гидролокатора . Кавитация также стала проблемой в секторе возобновляемых источников энергии, поскольку она может возникать на поверхности лопаток приливных турбин . [37]

Когда кавитационные пузырьки схлопываются, они вытесняют энергетическую жидкость в очень малые объемы, тем самым создавая пятна высокой температуры и испуская ударные волны, последние из которых являются источником шума. Шум, создаваемый кавитацией, представляет собой особую проблему для военных подводных лодок , поскольку он увеличивает шансы быть обнаруженным пассивным гидролокатором .

Хотя коллапс небольшой полости является событием с относительно низкой энергией, сильно локализованные коллапсы могут со временем привести к эрозии металлов, таких как сталь. [38] Питтинговая коррозия, вызванная разрушением полостей, приводит к сильному износу компонентов и может значительно сократить срок службы гребного винта или насоса.

После того, как поверхность первоначально подверглась воздействию кавитации, она имеет тенденцию к эрозии с возрастающей скоростью. Кавитационные ямки увеличивают турбулентность потока жидкости и создают щели, которые действуют как места зарождения дополнительных кавитационных пузырьков. Ямки также увеличивают площадь поверхности компонентов и оставляют после себя остаточные напряжения. Это делает поверхность более склонной к коррозии под напряжением . [39]

Насосы и пропеллеры

Основные места, где возникает кавитация, — это насосы, гребные винты или препятствия в потоке жидкости.

Когда лопасти крыльчатки (в насосе) или гребного винта (как в случае корабля или подводной лодки) движутся в жидкости, образуются области низкого давления, когда жидкость ускоряется вокруг лопастей и проходит мимо них. Чем быстрее движется лезвие, тем ниже может стать давление вокруг него. Когда жидкость достигает давления паров , она испаряется и образует маленькие пузырьки газа. Это кавитация. Когда пузырьки позже схлопываются, они обычно вызывают очень сильные локальные ударные волны в жидкости, которые могут быть слышны и могут даже повредить лопасти.

Кавитация в насосах может возникать в двух различных формах:

Всасывающая кавитация

Кавитация на всасывании возникает, когда всасывание насоса находится в условиях низкого давления/высокого вакуума, когда жидкость превращается в пар в устье крыльчатки насоса. Этот пар переносится на напорную сторону насоса, где он больше не испытывает вакуума и снова сжимается в жидкость под давлением нагнетания. Это взрывное действие происходит резко и поражает лицевую поверхность крыльчатки. Рабочее колесо, которое работало в условиях всасывающей кавитации, может иметь большие куски материала, удаленные с его поверхности, или очень маленькие кусочки материала, из-за чего рабочее колесо будет выглядеть губчатым. Оба случая приведут к преждевременному выходу насоса из строя, часто из-за выхода из строя подшипника. Кавитацию на всасывании часто можно определить по звуку, напоминающему гравий или шарики в корпусе насоса.

Распространенными причинами кавитации на всасывании могут быть засорение фильтров, закупорка трубы на стороне всасывания, неправильная конструкция трубопровода, работа насоса слишком далеко вправо по кривой насоса или условия, не соответствующие требованиям NPSH (чистый положительный напор на всасывании). [40]

В автомобильной промышленности засоренный фильтр в гидравлической системе (усилитель руля, тормоза) может вызвать кавитацию всасывания, создавая шум, который увеличивается и уменьшается синхронно с частотой вращения двигателя. Довольно часто это пронзительный вой, как будто нейлоновые шестерни не совсем правильно зацепляются.

Кавитация нагнетания

Кавитация нагнетания возникает, когда давление нагнетания насоса чрезвычайно велико, что обычно происходит в насосе, который работает менее чем на 10 % от своей точки наилучшего КПД. Высокое давление нагнетания заставляет большую часть жидкости циркулировать внутри насоса, а не вытекать из нагнетания. Когда жидкость обтекает рабочее колесо, она должна проходить через небольшой зазор между рабочим колесом и корпусом насоса с чрезвычайно высокой скоростью потока. Эта скорость потока приводит к возникновению вакуума у ​​стенок корпуса (аналогично тому, что происходит в трубке Вентури ), который превращает жидкость в пар. Насос, работавший в таких условиях, обнаруживает преждевременный износ кончиков лопаток рабочего колеса и корпуса насоса. Кроме того, из-за условий высокого давления можно ожидать преждевременного выхода из строя механического уплотнения и подшипников насоса. В экстремальных условиях это может привести к поломке вала рабочего колеса. [ нужна цитата ]

Считается, что кавитация при разряде суставной жидкости вызывает хлопающий звук, возникающий при хрусте суставов костей , например, при намеренном хрусте суставов пальцев.

Кавитационные решения

Поскольку всем насосам для реализации своего потенциала требуется хорошо развитый входной поток, насос может не работать или быть таким надежным, как ожидалось, из-за неправильной компоновки всасывающего трубопровода, например, из-за замкнутого колена на впускном фланце. При попадании слаборазвитого потока в рабочее колесо насоса он ударяется о лопатки и не может следовать по проходу рабочего колеса. Затем жидкость отделяется от лопастей, вызывая механические проблемы из-за кавитации, вибрации и проблемы с производительностью из-за турбулентности и плохого заполнения рабочего колеса. Это приводит к преждевременному выходу из строя уплотнения, подшипника и рабочего колеса, высоким затратам на техническое обслуживание, высокому энергопотреблению и снижению напора и/или расхода, чем указано в спецификации.

Чтобы обеспечить хорошо развитую структуру потока, в руководствах производителей насосов рекомендуется прокладывать прямой участок трубы (10 диаметров?) перед впускным фланцем насоса. К сожалению, проектировщикам трубопроводов и персоналу предприятий приходится сталкиваться с ограничениями по размещению и размещению оборудования и обычно они не могут выполнить эту рекомендацию. Вместо этого обычно используется колено, плотно соединенное со всасывающим патрубком насоса, что создает плохо развитую структуру потока на всасывании насоса. [41]

В случае насоса двойного всасывания, подключенного к коленчатому патрубку, распределение потока к рабочему колесу плохое, что приводит к снижению надежности и производительности. Колено делит поток неравномерно, при этом большая часть потока направляется к внешней стороне колена. Следовательно, одна сторона рабочего колеса двойного всасывания получает больший поток при более высокой скорости потока и давлении, в то время как на сторону с недостаточной нагрузкой поступает сильно турбулентный и потенциально опасный поток. Это ухудшает общую производительность насоса (напор, расход и энергопотребление) и вызывает осевой дисбаланс, который сокращает срок службы уплотнения, подшипника и рабочего колеса. [42] Для преодоления кавитации: По возможности увеличьте давление всасывания. Если возможно, уменьшите температуру жидкости. Откройте дроссель на выпускном клапане, чтобы уменьшить расход. Выпустить газы из корпуса насоса.

Регулирующие клапаны

Кавитация может возникнуть в регулирующих клапанах . [43] Если фактическое падение давления на клапане, определяемое давлениями на входе и выходе в системе, превышает расчетные значения, может произойти резкое падение давления или кавитация. Переход из жидкого состояния в парообразное происходит в результате увеличения скорости потока в месте наибольшего ограничения потока, которым обычно является порт клапана, или сразу за ним. Чтобы поддерживать постоянный поток жидкости через клапан, скорость потока должна быть максимальной в контрактной вене или в точке, где площадь поперечного сечения наименьшая. Это увеличение скорости потока сопровождается существенным снижением давления жидкости, которое частично восстанавливается ниже по потоку по мере увеличения площади и уменьшения скорости потока. Это восстановление давления никогда не достигает полностью уровня давления на входе. Если давление в контрактной вене падает ниже давления пара жидкости, в потоке образуются пузырьки. Если после клапана давление восстановится до давления, которое снова будет выше давления пара, то пузырьки пара схлопнутся и произойдет кавитация.

Водосбросы

Когда вода течет по водосбросу плотины , неровности на поверхности водосброса будут вызывать небольшие участки отрыва потока при высокоскоростном потоке, и в этих областях давление будет понижено. Если скорости потока достаточно высоки, давление может упасть ниже местного давления пара воды, и образуются пузырьки пара. Когда они переносятся вниз по потоку в область высокого давления, пузырьки схлопываются, вызывая высокое давление и возможное кавитационное повреждение.

Экспериментальные исследования показывают, что повреждение бетонных желобов и туннельных водосбросов может начаться при скорости потока чистой воды от 12 до 15 м/с (27 и 34 миль в час) и, вплоть до скорости потока 20 м/с (45 миль в час), возможно защитить поверхность, упорядочив границы, улучшив отделку поверхности или используя стойкие материалы. [44]

Когда в воде присутствует некоторое количество воздуха, полученная смесь сжимается, и это гасит высокое давление, вызванное схлопыванием пузырька. [45] Если скорости потока вблизи обратного водосброса достаточно высоки, необходимо установить аэраторы (или аэрационные устройства) для предотвращения кавитации. Хотя они были установлены уже несколько лет, механизмы захвата воздуха в аэраторах и медленного движения воздуха от поверхности водосброса все еще остаются проблематичными. [46] [47] [48] [49]

Конструкция устройства аэрации водосброса основана на небольшом отклонении дна водосброса (или боковой стенки), например, в виде наклона и смещения, для отклонения потока с высокой скоростью потока от поверхности водосброса. В полости, образовавшейся под покровом, создается локальное разрежение под покровом, за счет которого в поток подсасывается воздух. В комплектную конструкцию входит отклоняющее устройство (рампа, смещение) и система подачи воздуха.

Двигатели

Некоторые более крупные дизельные двигатели страдают от кавитации из-за высокой степени сжатия и небольших размеров стенок цилиндров . Вибрации стенки цилиндра вызывают попеременное низкое и высокое давление охлаждающей жидкости на стенку цилиндра. В результате на стенке цилиндра образуется точечная коррозия, которая в конечном итоге приводит к утечке охлаждающей жидкости в цилиндр и выхлопным газам в охлаждающую жидкость.

Предотвратить это можно применением в охлаждающей жидкости химических присадок, образующих защитный слой на стенке цилиндра. Этот слой будет подвергаться той же кавитации, но восстанавливается сам. Кроме того, регулируемое избыточное давление в системе охлаждения (регулируемое и поддерживаемое давлением пружины крышки заливной горловины охлаждающей жидкости) предотвращает образование кавитации.

Примерно с 1980-х годов новые конструкции бензиновых двигателей меньшего размера также демонстрировали явления кавитации. Одним из ответов на потребность в меньших и более легких двигателях был меньший объем охлаждающей жидкости и, соответственно, более высокая скорость потока охлаждающей жидкости. Это привело к быстрым изменениям скорости потока и, следовательно, к быстрым изменениям статического давления в областях с высокой теплопередачей. Там, где образующиеся пузырьки пара схлопывались на поверхность, они сначала разрушали защитные оксидные слои (литых алюминиевых материалов), а затем неоднократно повреждали вновь образовавшуюся поверхность, предотвращая действие некоторых типов ингибиторов коррозии (таких как ингибиторы на основе силиката). . Последней проблемой было влияние повышения температуры материала на относительную электрохимическую реакционную способность основного металла и его легирующих компонентов. В результате образовались глубокие ямки, которые могли образоваться и проникнуть в головку двигателя за считанные часы, когда двигатель работал с большой нагрузкой и на высоких оборотах. Этих эффектов можно в значительной степени избежать, используя органические ингибиторы коррозии или (предпочтительно) проектируя головку двигателя таким образом, чтобы избежать определенных условий, вызывающих кавитацию.

В природе

Геология

Некоторые гипотезы [ кем? ] [ нужен пример ] в отношении образования алмазов предполагают возможную роль кавитации, а именно, кавитация в кимберлитовых трубках, обеспечивающая экстремальное давление, необходимое для превращения чистого углерода в редкий аллотроп , которым является алмаз. Три самых громких звука, когда-либо зарегистрированных во время извержения Кракатау в 1883 году , сейчас звучат [ когда? ] понимается как взрыв трех огромных кавитационных пузырей, каждый больше предыдущего, образовавшихся в жерле вулкана. Поднимающаяся магма, наполненная растворенными газами и находящаяся под огромным давлением, столкнулась с другой магмой, которая легко сжималась, позволяя пузырькам расти и объединяться. [50] [51]

Сосудистые растения

Кавитация может возникать в ксилеме сосудистых растений . [52] [53] Сок испаряется локально, так что либо элементы сосуда, либо трахеиды заполняются водяным паром. Растения способны восстанавливать кавитированную ксилему разными способами. Для растений высотой менее 50 см корневого давления может быть достаточно для повторного растворения паров. Более крупные растения направляют растворенные вещества в ксилему через лучевые клетки или в трахеиды посредством осмоса через окаймленные ямки . Растворенные вещества притягивают воду, давление повышается, и пар может снова раствориться. На некоторых деревьях слышен звук кавитации, особенно летом, когда скорость испарения самая высокая. Некоторым лиственным деревьям приходится сбрасывать листья осенью, отчасти потому, что с понижением температуры усиливается кавитация. [53]

Распространение спор у растений

Кавитация играет роль в механизмах распространения спор некоторых растений. У папоротников , например, спорангий папоротника действует как катапульта, запускающая споры в воздух. Фаза зарядки катапульты происходит за счет испарения воды из ячеек кольцевого пространства , что вызывает снижение давления. Когда давление сжатия достигает примерно 9 МПа , возникает кавитация. Это быстрое событие вызывает рассеивание спор из-за упругой энергии , выделяемой структурой кольца. Начальное ускорение спор чрезвычайно велико — до 10 5 раз больше гравитационного ускорения . [54] 

морская жизнь

Подобно тому, как кавитационные пузырьки образуются на быстро вращающемся гребном винте лодки, они также могут образовываться на хвостах и ​​плавниках водных животных. В основном это происходит вблизи поверхности океана, где давление окружающей воды низкое.

Кавитация может ограничить максимальную скорость плавания мощных плавучих животных, таких как дельфины и тунец . [55] Дельфинам, возможно, придется ограничить скорость, потому что схлопывание кавитационных пузырей на их хвосте причиняет боль. У тунца костистые плавники без нервных окончаний, и он не чувствует боли от кавитации. Они замедляются, когда кавитационные пузырьки создают паровую пленку вокруг их плавников. На тунце были обнаружены повреждения, соответствующие кавитационным повреждениям. [56]

Некоторые морские животные нашли способы использовать кавитацию в своих интересах при охоте на добычу. Креветка-пистолет щелкает специальной клешней, создавая кавитацию, которая может убить мелкую рыбу. Креветки -богомолы (разновидности сокрушителей ) также используют кавитацию, чтобы оглушить, разбить или убить моллюсков, которыми они питаются. [57]

Акулы-молотилки используют «шлепки хвостом», чтобы ослабить свою мелкую добычу, и были замечены кавитационные пузыри, поднимающиеся из вершины дуги хвоста. [58] [59]

Береговая эрозия

За последние пять лет [ когда? ] общепринятым считается береговая эрозия в форме инерционной кавитации. [60] Пузыри набегающей волны забиваются в трещины в разрушающейся скале. Изменение давления приводит к разжатию некоторых паровых карманов, которые впоследствии взрываются. Возникающие в результате пики давления могут разорвать части породы.

История

Еще в 1754 году швейцарский математик Леонард Эйлер (1707–1783) высказал предположение о возможности кавитации. [61] В 1859 году английский математик Уильям Генри Безант (1828–1917) опубликовал решение задачи о динамике коллапса сферической полости в жидкости, предложенное англо-ирландским математиком Джорджем Стоксом ( 1819–1903 ) как одна из задач и задач Сената Кембриджского [университета] на 1847 год . пузырьков пара в кипящих жидкостях и в суженных трубках. [65]

Термин «кавитация» впервые появился в 1895 году в статье Джона Исаака Торникрофта (1843–1928) и Сиднея Уокера Барнаби (1855–1925) — сына сэра Натаниэля Барнаби (1829–1915), который был главным конструктором Королевского флота. которому его предложил британский инженер Роберт Эдмунд Фруд (1846–1924), третий сын английского гидродинамика Уильяма Фруда (1810–1879). [66] [67] Ранние экспериментальные исследования кавитации были проведены в 1894-5 годах Торникрофтом и Барнаби, а также англо-ирландским инженером Чарльзом Алджерноном Парсонсом (1854-1931), который сконструировал стробоскопический аппарат для изучения этого явления. [68] [69] [70] Торникрофт и Барнаби были первыми исследователями, наблюдавшими кавитацию на задних сторонах лопастей винта. [71]

В 1917 году английский физик лорд Рэлей (1842–1919) расширил работу Безант, опубликовав математическую модель кавитации в несжимаемой жидкости (без учета поверхностного натяжения и вязкости), в которой он также определил давление в жидкости. [72] Математические модели кавитации, разработанные британским инженером Стэнли Смитом Куком (1875–1952) и лордом Рэлеем, показали, что схлопывающиеся пузырьки пара могут создавать очень высокие давления, способные вызвать повреждения, наблюдавшиеся на гребные винты кораблей. [73] [74] Экспериментальные доказательства кавитации, вызывающей такое высокое давление, были первоначально собраны в 1952 году Марком Харрисоном (гидродинамиком и акустиком из модельного бассейна Дэвида Тейлора ВМС США в Кардероке, штат Мэриленд, США), который использовал акустические методы, а в 1956 году Вернфрид Гют (физик и акустик из Геттигенского университета, Германия), который использовал оптическую шлирен-фотографию . [75] [76] [77]

Высокоскоростная струя жидкости воздействует на неподвижную поверхность.

В 1944 году советские учёные Марк Иосифович Корнфельд (1908–1993) и Л. Суворов из Ленинградского физико-технического института (ныне: Физико-технический институт имени Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия) предположили, что при кавитации пузыри вблизи твердой поверхности схлопываются не симметрично; вместо этого на пузыре в точке, противоположной твердой поверхности, образуется ямочка, которая превращается в струю жидкости. Эта струя жидкости повреждает твердую поверхность. [78] Эта гипотеза была подтверждена в 1951 году теоретическими исследованиями Мориса Рэттрея-младшего, аспиранта Калифорнийского технологического института . [79] Гипотеза Корнфельда и Суворова была подтверждена экспериментально в 1961 году Чарльзом Ф. Ноде и Альбертом Т. Эллисом, специалистами по гидродинамике из Калифорнийского технологического института. [80]

Серия экспериментальных исследований распространения сильной ударной волны (УВ) в жидкости с пузырьками газа, позволившая установить основные закономерности процесса, механизм трансформации энергии УВ, затухания СВ, формирование структуры и эксперименты по анализу затухания волн в пузырьковых экранах с различными акустическими свойствами были начаты пионерскими работами советского учёного проф. В. Ф. Минина в Институте гидродинамики (Новосибирск, Россия) в 1957–1960 гг., исследовавшего также первую удобную модель экрана - последовательность чередующихся плоских одномерных слоев жидкости и газа. [81] В ходе экспериментальных исследований динамики формы пульсирующих газовых полостей и взаимодействия СВ с пузырьковыми облаками в 1957–1960 гг. В. Ф. Минин обнаружил, что под действием СВ пузырек схлопывается асимметрично с образованием кумулятивной струи, которая образуется в процессе коллапса и вызывает фрагментацию пузыря. [81]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рисс, П.; Бердал, Д.; Кристман, CL (1985). «Генерация свободных радикалов ультразвуком в водных и неводных растворах». Перспективы гигиены окружающей среды . 64 : 233–252. дои : 10.2307/3430013. JSTOR  3430013. PMC  1568618 . ПМИД  3007091.
  2. ^ Бреннен, Кристофер. «Кавитация и динамика пузырьков» (PDF) . Издательство Оксфордского университета. п. 21. Архивировано (PDF) из оригинала 4 октября 2012 г. Проверено 27 февраля 2015 г.
  3. ^ Постема М., де Йонг Н., Шмитц Г. (сентябрь 2005 г.). «Порог разрыва оболочки, порог фрагментации, порог Блейка». Симпозиум IEEE по ультразвуку, 2005 г. Том. 3. Роттердам, Нидерланды. стр. 1708–1711. дои : 10.1109/ULTSYM.2005.1603194. ISBN 0-7803-9382-1. S2CID  5683516.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  4. ^ Карлсон К.С., Мацумото Р., Фушино К., Синдзато М., Кудо Н., Постема М. (2021). «Порог нуклеации ультразвукового контрастного вещества технического углерода». Японский журнал прикладной физики . 60 (SD): SDDA06. Бибкод : 2021JaJAP..60DDA06C. дои : 10.35848/1347-4065/abef0f . S2CID  233539493.
  5. ^ Гевари, Моейн Талебиан; Аббасиасл, Тахер; Ниязи, Соруш; Горбани, Мортеза; Кошар, Али (5 мая 2020 г.). «Прямое и косвенное термическое применение гидродинамической и акустической кавитации: обзор». Прикладная теплотехника . 171 : 115065. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2020.115065. ISSN  1359-4311. S2CID  214446752.
  6. ^ Гевари, Моейн Талебиан; Шафаги, Али Хоссейнпур; Вильянуэва, Луис Гильермо; Горбани, Мортеза; Кошар, Али (январь 2020 г.). «Внедрение инженерного элемента боковой шероховатости и изменение рабочей жидкости для интенсификации гидродинамических кавитирующих потоков на чипе для сбора энергии». Микромашины . 11 (1): 49. дои : 10,3390/ми11010049 . ПМК 7019874 . ПМИД  31906037. 
  7. ^ СТОПАР, ДЭВИД. «ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ КАВИТАЦИЯ» . Проверено 17 января 2020 г.
  8. ^ Мохолкар, Виджаянанд С.; Пандит, Анируддха Б. (1997). «Поведение пузырьков в гидродинамической кавитации: эффект турбулентности». Журнал Айше . 43 (6): 1641–1648. дои : 10.1002/aic.690430628.
  9. ^ Гельмгольц, Герман фон (1868). «Über discontinuierliche Flüssigkeits-Bewegungen» [О прерывистом движении жидкостей]. Monatsberichte der Königlichen Preussische Akademie des Wissenschaften zu Berlin (Ежемесячные отчеты Королевской прусской академии наук в Берлине) (на немецком языке). 23 : 215–228.
  10. ^ Биркгоф, Дж. Зарантонелло. E (1957) Струи, следы и каверны. Нью-Йорк: Академическая пресса. 406 стр.
  11. ^ Гуревич, М.И. (1978) Теория струй идеальной жидкости. Наука, Москва, 536с. (на русском)
  12. ^ Логвинович, Г. В. (1969) Гидродинамика течений со свободными границами. Наукова думка, Киев, 215с. (На русском)
  13. ^ Кнапп, RT, Дайли, Дж.В., Хэммит, Ф.Г. (1970) Кавитация. Нью-Йорк: Книжная компания Mc Graw Hill. 578с.
  14. ^ Эпштейн, Л. А. (1970) Методы размерности и подобия в задачах гидромеханики сосудов. Судостроение, Ленинград, 208с. (На русском)
  15. ^ Терентьев А., Киршнер И., Ульман Дж. (2011) Гидродинамика кавитирующих потоков. Издательство Backbone, 598 стр.
  16. ^ Олег Козюк; Арисдайн Системс Инк.; патент США US 7667082 B2; Устройство и способ повышения выхода спирта из зерна
  17. ^ Гогейт, PR; Кабади, AM (2009). «Обзор применения кавитации в биохимической инженерии/биотехнологии». Журнал биохимической инженерии . 44 (1): 60–72. дои :10.1016/j.bej.2008.10.006.
  18. ^ «Переработка пищевого масла». Cavitation Technologies, Inc. Архивировано из оригинала 29 января 2016 г. Проверено 4 января 2016 г.
  19. ^ «Исследователи Сандии разгадают тайну привлекательных поверхностей» . Сандианские национальные лаборатории . 2 августа 2006 г. Архивировано из оригинала 17 октября 2007 г. Проверено 17 октября 2007 г.
  20. ^ Пищальников, Ю.А; Сапожников О.А.; Бейли, MR; Уильямс-младший, Джей Си; Кливленд, Р.О.; Колониус, Т; Крам, Лос-Анджелес; Эван, AP; Макатир, Дж. А. (2003). «Активность кластера кавитационных пузырьков при разрушении камней в почках ударными волнами литотриптера». Журнал эндоурологии . 17 (7): 435–446. дои : 10.1089/089277903769013568. ПМЦ 2442573 . ПМИД  14565872. 
  21. ^ «Мичиганский университет. Группа терапевтического ультразвука, факультет биомедицинской инженерии, Мичиганский университет».
  22. ^ Чу, По-Чун; Чай, Вэнь-Йен; Цай, Чи-Хун; Канг, Ши-Цунг; Да, Чи-Куанг; Лю, Хао-Ли (2016). «Открытие гематоэнцефалического барьера, индуцированное фокусированным ультразвуком: связь с механическим индексом и индексом кавитации, анализируемая с помощью магнитно-резонансной томографии с динамическим контрастированием». Научные отчеты . 6 : 33264. Бибкод : 2016NatSR...633264C. дои : 10.1038/srep33264. ПМК 5024096 . ПМИД  27630037. 
  23. ^ Рабкин, Брайан А.; Здерич, Весна; Ваези, Шахрам (1 июля 2005 г.). «Гиперэхо на ультразвуковых изображениях терапии HIFU: участие кавитации». Ультразвук в медицине и биологии . 31 (7): 947–956. doi :10.1016/j.ultrasmedbio.2005.03.015. ISSN  0301-5629. ПМИД  15972200.
  24. ^ Стефанопулос, Панайотис К.; Микрос, Джордж; Пиниалидис, Дионисиос Э.; Ойкономакис, Иоаннис Н.; Циатис, Николаос Э.; Янзон, Бо (1 сентября 2009 г.). «Рановая баллистика пуль военной винтовки: обновленная информация по спорным вопросам и связанным с ними заблуждениям». Журнал травматологии и неотложной хирургии . 87 (3): 690–698. дои : 10.1097/TA.0000000000002290. PMID  30939579. S2CID  92996795.
  25. ^ "Статья Physio Montreal "Ультразвук"" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 марта 2003 г.
  26. ^ Ансворт, А; Доусон, Д; Райт, В. (июль 1971 г.). «Хруст суставов. Биоинженерное исследование кавитации в пястно-фаланговом суставе». Анналы ревматических болезней . 30 (4): 348–58. дои : 10.1136/ard.30.4.348. ПМЦ 1005793 . ПМИД  5557778. 
  27. ^ Хаузер-Герспах, Ирмгард; Вадасзан, Ясминка; Деронич, Ирма; Гасс, Катиана; Мейер, Юрг; Дард, Мишель; Валтимо, Туомас; Штюбингер, Стефан; Маут, Коринна (13 августа 2011 г.). «Влияние газообразного озона на периимплантит: бактерицидная эффективность и клеточный ответ. Исследование in vitro с использованием титана и циркония». Клинические оральные исследования . 16 (4): 1049–1059. дои : 10.1007/s00784-011-0603-2. ISSN  1432-6981. PMID  21842144. S2CID  10747305.
  28. ^ «Как пищевая промышленность использует кавитацию, самый мощный удар океана». ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР . Проверено 13 декабря 2017 г.
  29. ^ «Применение кавитации с контролируемым потоком при переработке масел и жиров» (PDF) . Арисдиновые системы. Архивировано (PDF) из оригинала 15 мая 2022 г. Проверено 19 мая 2022 г.
  30. ^ «Патент США на методы уменьшения образования мыла при рафинации растительного масла. Патент № 10 968 414, выданный 6 апреля 2021 г.) - Поиск патентов Justia» .
  31. ^ «Патент США на системы обезжиривания масла (Патент № 10 344 246, выдан 9 июля 2019 г.) - Поиск патентов Justia» .
  32. ^ «Патент США на метод дегумирования растительного масла (Патент № 9,845,442, выданный 19 декабря 2017 г.) - Поиск патентов Justia» .
  33. ^ «Патент США на метод снижения потерь нейтрального масла на этапе нейтрализации (Патент № 9,765,279, выданный 19 сентября 2017 г.) - Поиск патентов Justia» .
  34. ^ Arisdyne Systems (27 апреля 2012 г.). «Hero BX использует технологию кавитации для сокращения использования катализатора, моно». Журнал «Биодизель» . Проверено 19 мая 2022 г.
  35. ^ «Патент США на процесс производства биодизельного топлива. Патент № 9 000 244, выданный 7 апреля 2015 г.) - Поиск патентов Justia» .
  36. ^ «Заявка на патент США на ПРОЦЕСС ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Патентная заявка (заявка № 20100175309, выданная 15 июля 2010 г.) - Поиск патентов Justia» .
  37. ^ Бакленд, ХК; Бейкер, Т.; Орм, JAC; Мастерс, И. (2013). «Возникновение и моделирование кавитации в теории импульса лопаточных элементов для моделирования приливных турбин». Институт инженеров-механиков, Часть A: Журнал энергетики и энергетики . 227 (4): 479–485. дои : 10.1177/0957650913477093. S2CID  110248049.
  38. ^ Фудзисава, Нобуюки; Фудзита, Ясуаки; Янагисава, Кейта; Фудзисава, Кей; Ямагата, Такаюки (1 июня 2018 г.). «Одновременное наблюдение кавитационного коллапса и образования ударных волн в кавитирующей струе». Экспериментальная тепловая и гидрологическая наука . 94 : 159–167. doi :10.1016/j.expthermflusci.2018.02.012. ISSN  0894-1777.
  39. ^ Стаховяк, Г.В.; Бэтчелор, AW (2001). Инженерная трибология . Эльзевир. п. 525. Бибкод : 2005entr.book.....W. ISBN 978-0-7506-7304-4.
  40. ↑ Келтон, Сэм (16 мая 2017 г.). «Общие причины кавитации в насосах». Компоненты треугольного насоса. Архивировано из оригинала 16 июля 2018 г. Проверено 16 июля 2018 г.
  41. ^ Голомб, Ричард. «Новая конструкция выхлопной трубы для газовых турбин GE рамного типа, позволяющая существенно снизить потери давления». Американское общество инженеров-механиков . Проверено 2 августа 2012 г.
  42. ^ Целлюлозно-бумажная промышленность (1992), Daishowa сокращает техническое обслуживание насосов за счет установки вращающихся лопастей для жидкости.
  43. ^ Emerson Process Management (2005), Справочник по регулирующим клапанам, 4-е издание, стр. 136
  44. ^ Вокарт, П.; Рутшамн, П. (1984). Кобус, Х. (ред.). Быстрый поток в водосбросных желобах с дефлекторами и без них – сравнение модели и прототипа . Учеб. Международный Симп. «Эффекты масштаба при моделировании гидравлических сооружений», IAHR, Эсслинген, Германия. документ 4.5.
  45. ^ Петерка, AJ (1953). «Влияние увлеченного воздуха на кавитационную питтинг». Документ совместного совещания, IAHR/ASCE, Миннеаполис, Миннесота, август 1953 г. стр. 507–518.
  46. ^ Шансон, Х. (1989). «Изучение воздухововлекающих и аэрационных устройств». Журнал гидравлических исследований . 27 (3): 301–319. Бибкод : 1989JHydR..27..301C. дои : 10.1080/00221688909499166. ISSN  0022-1686.
  47. ^ Шансон, Х. (1989). «Поток после аэратора. Расстояние между аэраторами». Журнал гидравлических исследований . 27 (4): 519–536. Бибкод : 1989JHydR..27..519C. дои : 10.1080/00221688909499127. ISSN  0022-1686.
  48. ^ Шансон, Х. (июнь 1994 г.). «Аэрация и деаэрация придонных аэрационных устройств водосбросов». Канадский журнал гражданского строительства . 21 (3): 404–409. дои : 10.1139/l94-044. ISSN  0315-1468.
  49. ^ Шансон, Х. (1995). «Прогнозирование заполнения вентилируемых полостей за аэраторами водосбросов». Журнал гидравлических исследований . 33 (3): 361–372. Бибкод : 1995JHydR..33..361C. дои : 10.1080/00221689509498577. ISSN  0022-1686.
  50. ↑ Гавайская обсерватория вулканов (25 мая 2017 г.). «Наблюдение за вулканами — вулканы, оползни и разгневанные боги — связь с северо-западом Тихого океана». Часы вулкана . Геологическая служба США . Проверено 28 мая 2017 г.[ нужна проверка ]
  51. ^ Симакин, Александр Г.; Гассеми, Ахмад (2018). «Механика магматического очага с учетом эффекта флюса CO2». В Айелло, Джемма (ред.). Вулканы: геологические и геофизические условия, теоретические аспекты и численное моделирование, применение в промышленности и их влияние на здоровье человека . Совет директоров – Книги по запросу. п. 176. ИСБН 978-1-7892-3348-3. Проверено 30 апреля 2020 г.
  52. ^ Копен, Фредерик; Герберт, Эрик (2006). «Кавитация в воде: обзор». Comptes Rendus Physique . 7 (9–10): 1000–1017. Бибкод : 2006CRPhy...7.1000C. дои : 10.1016/j.crhy.2006.10.015.
  53. ^ Аб Сперри, Дж. С.; Салиендра, Новая Зеландия; Покман, WT; Кочард, Х.; Кюиза, П.; Дэвис, SD; Эверс, ФРВ; Тайри, Монтана (1996). «Новые доказательства большого отрицательного давления ксилемы и его измерения с помощью метода барокамеры». Окружающая среда растительной клетки . 19 : 427–436. doi :10.1111/j.1365-3040.1996.tb00334.x.
  54. ^ Ноблин, X.; Рохас, НЕТ; Уэстбрук, Дж.; Льоренс, К.; Аргентина, М.; Дюмэ, Ж. (2012). «Спорангий папоротника: уникальная катапульта» (PDF) . Наука . 335 (6074): 1322. Бибкод : 2012Sci...335.1322N. дои : 10.1126/science.1215985. ISSN  0036-8075. PMID  22422975. S2CID  20037857. Архивировано (PDF) из оригинала 4 мая 2019 г.
  55. ↑ Браич, Кэтрин (28 марта 2008 г.). «Дельфины плавают так быстро, что это причиняет боль». Новый учёный . Проверено 31 марта 2008 г.
  56. ^ Иосилевский, Г; Вейс, Д. (2008). «Ограничения скорости плавания рыб и китообразных». Журнал интерфейса Королевского общества . 5 (20): 329–338. дои : 10.1098/rsif.2007.1073. ISSN  1742-5689. ПМК 2607394 . ПМИД  17580289. 
  57. ^ Патек, Шейла. «Шейла Патек наблюдает за самыми быстрыми животными». ТЭД . Проверено 18 февраля 2011 г.
  58. ^ Циклирас, Афанассиос К.; Оливер, Саймон П.; Тернер, Джон Р.; Ганн, Клеменс; Сильвоса, Медель; Д'Урбан Джексон, Тим (2013). «Акулы-молотилки используют удары хвостом как стратегию охоты». ПЛОС ОДИН . 8 (7): е67380. Бибкод : 2013PLoSO...867380O. дои : 10.1371/journal.pone.0067380 . ISSN  1932-6203. ПМЦ 3707734 . ПМИД  23874415. 
  59. ^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine: «АКУЛЫ-МОЛОТИЛЬНИКИ УБИВАЮТ ДОБЫЧУ ХВОСТОМ». YouTube .
  60. ^ Паницца, Марио (1996). Экологическая геоморфология . Амстердам; Нью-Йорк: Эльзевир. стр. 112–115. ISBN 978-0-444-89830-2.
  61. ^ Эйлер (1754). «Теория плюс полная теория машин, которые приводятся в движение реакцией на воду». Mémoires de l'Académie Royale des Sciences et Belles-Letres (Берлин) (на французском языке). 10 : 227–295.См. §LXXXI, стр. 266–267. Из стр. 266: «Il pourroit donc прибывает, когда давление ан M devint même négative, & alors l'eau оставит les parois du tuyau, & y laisseroit un vuide, si elle n'étoit pas comprimée par le pois de l'atmosphère». (Поэтому могло случиться так, что давление в М могло бы даже стать отрицательным, и тогда вода оторвалась бы от стенок трубы и оставила бы там пустоту, если бы она не была сжата тяжестью атмосферы.)
  62. ^ Безант, WH (1859). Трактат по гидростатике и гидродинамике. Кембридж, Англия: Дейтон, Белл и Ко, стр. 170–171.
  63. ^ (Кембриджский университет) (1847 г.). «Экзамен Сената на получение ученых степеней с отличием, 1847 г.». Экзамены на степень бакалавра искусств, Кембридж, январь 1847 года . Лондон, Англия: Джордж Белл. п. 13, задача 23.
  64. ^ Кравотто и Синтас (2012), с. 26.
  65. ^ См.:
    • Рейнольдс, Осборн (1894). «Опыты, показывающие кипение воды в открытой трубке при обычных температурах». Отчет шестьдесят четвертого собрания Британской ассоциации содействия развитию науки, состоявшегося в Оксфорде в августе 1894 года . 64 : 564.
    • Рейнольдс, Осборн (1901). «Опыты, показывающие кипение воды в открытой трубке при обычных температурах». Статьи по механическим и физическим предметам . Том. 2. Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. стр. 578–587.
  66. ^ Торникрофт, Джон Исаак; Барнаби, Сидней Уокер (1895). «Моносцы-миноносцы». Протокол заседаний Института инженеров-строителей . 122 (1895): 51–69. дои : 10.1680/imotp.1895.19693.Из стр. 67: «Кавитация», как г-н Фруд предложил авторам назвать это явление…»
  67. ^ Кравотто, Джанкарло; Синтас, Педро (2012). «Глава 2. Введение в сонохимию: исторический и концептуальный обзор». Ин Чен, Донг; Шарма, Санджай К.; Мудху, Акмез (ред.). Справочник по применению ультразвука: сонохимия для устойчивого развития . Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press. п. 27. ISBN 9781439842072.
  68. ^ Барнаби, Синди В. (1897). «Об образовании каверн в воде гребными винтами при высоких скоростях». Труды Королевского института морских архитекторов . 39 : 139–144.
  69. ^ Парсонс, Чарльз (1897). «Применение составной паровой турбины для морских силовых установок». Труды Королевского института морских архитекторов . 38 : 232–242.Стробоскоп описан на стр. 234: «Винт [т. е. пропеллер] освещался светом дуговой лампы, отраженным от вращающегося зеркала, прикрепленного к валу винта, который падал на него только в одной точке вращения, и благодаря этому форма, форма, и рост полостей можно было ясно увидеть и проследить, как если бы они были неподвижными».
  70. ^ См.:
    • Парсонс, Чарльз А. (1934) «Движущая сила — высокоскоростные навигационные паровые турбины [обращение к Королевскому институту Великобритании, врученное 26 января 1900 г.]». Парсонс, Г.Л. (ред.). Научные статьи и выступления достопочтенного. Сэр Чарльз А. Парсонс . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. стр. 26–35.
    • Парсонс, Чарльз А. (1913). «Экспериментальная установка, показывающая кавитацию в гребных винтах». Сделки - Институт инженеров и судостроителей Северо-Восточного побережья . 29 : 300–302.
    • Ричардсон, Александр (1911). Эволюция паровой турбины Парсонса. Лондон, Англия: офисы «Инжиниринга». стр. 72–76.
    • Беррилл, LC (1951). «Сэр Чарльз Парсон и кавитация». Труды Института морских инженеров . 63 : 149–167.
  71. ^ Драйден, Хью Л.; Мурнаган, Фрэнсис Д.; Бейтман, Х. (1932). «Отчет комитета по гидродинамике. Отдел физических наук. Национальный исследовательский совет». Бюллетень Национального исследовательского совета (84): 139.
  72. ^ Рэлей (1917). «О давлении, развивающемся в жидкости при схлопывании сферической полости». Философский журнал . 6-я серия. 34 (200): 94–98. дои : 10.1080/14786440808635681.
  73. ^ См., например, (Рэлей, 1917), с. 98, где, если P — гидростатическое давление на бесконечности, то схлопывающийся пузырь пара может создать давление до 1260×P.
  74. ^ Стэнли Смит Кук (1875–1952) был конструктором паровых турбин. Во время Первой мировой войны Кук был членом комитета из шести человек, организованного Королевским флотом для расследования износа («эрозии») корабельных винтов. Эрозия была связана в первую очередь с кавитацией. Видеть:
    • «Эрозия винтов». Подкомитет по пропеллерам (Секция III). Отчет Совета по изобретениям и исследованиям (17 сентября 1917 г.) Лондон, Англия.
    • Парсонс, Чарльз А.; Кук, Стэнли С. (1919). «Исследование причин коррозии или эрозии винтов». Труды Учреждения корабельных архитекторов . 61 : 223–247.
    • Парсонс, Чарльз А.; Кук, Стэнли С. (18 апреля 1919 г.). «Исследование причин коррозии или эрозии винтов». Инженерное дело . 107 : 515–519.
    • Гибб, Клод (ноябрь 1952 г.). «Стэнли Смит Кук. 1875–1952». Некрологи членов Королевского общества . 8 (21): 118–127. дои : 10.1098/rsbm.1952.0008. S2CID  119838312.; см. стр. 123–124.
  75. ^ Харрисон, Марк (1952). «Экспериментальное исследование кавитационного шума одиночных пузырей». Журнал Акустического общества Америки . 24 (6): 776–782. Бибкод : 1952ASAJ...24..776H. дои : 10.1121/1.1906978.
  76. ^ Гют, Вернфрид (1956). «Entstehung der Stoßwellen bei der Kavitation» [Происхождение ударных волн при кавитации]. Акустика (на немецком языке). 6 : 526–531.
  77. ^ Крель, Питер ОК (2009). История ударных волн, взрывов и ударов: хронологическая и биографическая справка. Берлин и Гейдельберг, Германия: Springer Verlag. п. 461. ИСБН 9783540304210.
  78. ^ Корнфельд, М.; Суворов Л. (1944). «О разрушительном действии кавитации». Журнал прикладной физики . 15 (6): 495–506. Бибкод : 1944JAP....15..495K. дои : 10.1063/1.1707461.
  79. ^ Рэттрей, Морис-младший (1951) Эффекты возмущения в динамике кавитационных пузырьков. Кандидат наук. диссертация, Калифорнийский технологический институт (Пасадена, Калифорния, США).
  80. ^ Наде, Чарльз Ф.; Эллис, Альберт Т. (1961). «О механизме кавитационного разрушения неполусферических полостей, контактирующих с твердой границей» (PDF) . Журнал фундаментальной инженерии . 83 (4): 648–656. дои : 10.1115/1.3662286. S2CID  11867895. Архивировано (PDF) из оригинала 24 июля 2018 г. Доступно в: Калифорнийский технологический институт (Пасадена, Калифорния, США). [ постоянная мертвая ссылка ]
  81. ^ аб Шипилов, С.Э.; Якубов, ВП (2018). «История технической защиты. 60 лет в науке: к юбилею профессора В. Ф. Минина». Конференция ИОП. Серия: Материаловедение и инженерия . Издательство ИОП . 363 (12033): 012033. Бибкод : 2018MS&E..363a2033S. дои : 10.1088/1757-899X/363/1/012033 .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите кавитацию в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викискладе есть медиафайлы по теме кавитации .