Кавитация - Cavitation

Для использования в других целях см. Кавитация (значения).
Модель винта кавитирующего типа в водный туннель эксперимент.
Кавитационное повреждение тарелки клапана для аксиально-поршневой гидравлический насос.
На этом видео показана кавитация в шестеренчатый насос.
Кавитационное повреждение гребного винта гидроцикла.
Бронзовый винт речной баржи с антикавитационной пластиной над стойкой.

Кавитация это явление, при котором быстрые изменения давление в жидкости приводят к образованию небольших полостей, заполненных паром, в местах с относительно низким давлением.

Под воздействием более высокого давления эти полости, называемые «пузырьками» или «пустотами», схлопываются и могут образовывать ударная волна она сильна очень близко к пузырю, но быстро ослабевает по мере удаления от пузыря.

Кавитация - серьезная причина износа некоторых инженерное дело контексты. Коллапсирующие пустоты, которые взрываются рядом с металлической поверхностью, вызывают циклическое напряжение через многократный взрыв. Это приводит к поверхностной усталости металла, вызывая износ, также называемый «кавитацией». Наиболее частыми примерами такого износа являются рабочие колеса насоса и изгибы, когда происходит резкое изменение направления жидкости. Кавитация обычно делится на два класса поведения: инерционная (или переходная) кавитация и неинерционная кавитация.

Процесс, при котором пустота или пузырь в жидкости быстро схлопывается, производя ударная волна, называется инерционной кавитацией. Инерционная кавитация возникает в природе при ударах креветки-богомолы и пистолетные креветки, а также в сосудистые ткани растений. В искусственных объектах это может происходить в регулирующие клапаны, насосы, пропеллеры и рабочие колеса.

Неинерционная кавитация - это процесс, при котором пузырь в жидкости вынужден колебаться по размеру или форме из-за некоторой формы подводимой энергии, такой как акустическое поле. Такая кавитация часто применяется в ультразвуковая чистка ванны, а также могут наблюдаться в насосах, гребных винтах и ​​т. д.

Поскольку ударные волны, образующиеся при схлопывании пустот, достаточно сильны, чтобы вызвать значительное повреждение деталей, кавитация обычно является нежелательным явлением в оборудовании (хотя желательно, если преднамеренно используется, например, для стерилизации загрязненных хирургических инструментов, разложения загрязняющих веществ при очистке воды. системы, эмульгировать ткань для хирургии катаракты или камня в почках литотрипсия, или же гомогенизировать жидкости). Его очень часто специально избегают при проектировании таких машин, как турбины или гребные винты, и устранение кавитации является важной областью исследования динамика жидкостей. Однако иногда это полезно и не вызывает повреждений, когда пузырьки схлопываются вдали от оборудования, например, в суперкавитация.

Физика

Инерционная кавитация впервые была обнаружена в конце 19 века, когда рассматривался коллапс сферической пустоты внутри жидкости. Когда объем жидкости подвергается достаточно низкой давление, он может разорваться и образовать полость. Это явление придумано начало кавитации и может возникать за лопастью быстро вращающегося гребного винта или на любой поверхности, вибрирующей в жидкости с достаточной амплитудой и ускорением. Быстрая река может вызывать кавитацию на поверхности скал, особенно при обрыве, например, на водопаде.

Другие способы создания кавитационных пустот включают локальное выделение энергии, например интенсивный сфокусированный лазерный импульс (оптическая кавитация) или электрический разряд через искру. Пар газы испаряются в полость из окружающей среды; Таким образом, в полости не идеальный вакуум, а относительно низкое давление газа. Такой пузырь низкого давления в жидкости начинает схлопываться из-за более высокого давления окружающей среды. Когда пузырек схлопывается, давление и температура пара внутри него повышаются. Пузырь в конечном итоге схлопывается до мельчайшей доли своего первоначального размера, после чего газ внутри растворяется в окружающей жидкости. через довольно сильный механизм, который высвобождает значительное количество энергии в виде акустической ударной волны и видимый свет. В момент полного схлопывания температура пара внутри пузыря может составлять несколько тысяч кельвин, а давление несколько сотен атмосфер.[1]

Инерционная кавитация также может возникать в присутствии 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 размере, а затем быстро схлопываются. Следовательно, инерционная кавитация может возникнуть, даже если разрежение в жидкости недостаточно для возникновения рэлеевской пустоты. Высокое напряжение ультразвук обычно используют инерционную кавитацию микроскопических пузырьков вакуума для обработки поверхностей, жидкостей и шламов.

Физический процесс возникновения кавитации аналогичен кипячение. Основное различие между ними - термодинамический пути, предшествующие образованию пара. Закипание происходит, когда местная температура жидкости достигает температура насыщения, и дополнительное тепло подается, чтобы позволить жидкости достаточно изменение фазы в газ. Возникновение кавитации происходит, когда местное давление падает значительно ниже давления насыщенного пара, значения, определяемого пределом прочности жидкости на разрыв при определенной температуре.[2]

Для возникновения кавитации кавитационные «пузырьки» обычно нуждаются в поверхности, на которой они могут зародыш. Эта поверхность может быть обеспечена стенками контейнера с помощью примеси в жидкости или небольшими нерастворенными микропузырьками в жидкости. Принято считать, что гидрофобный поверхности стабилизируют мелкие пузыри. Эти уже существующие пузыри начинают неограниченно расти, когда они подвергаются давлению ниже порогового значения, называемого порогом Блейка.

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 условиях равновесия и поэтому может быть более точно определено как равновесное (или насыщенное) давление газа.

Неинерционная кавитация - это процесс, при котором маленькие пузырьки в жидкости вынуждены колебаться в присутствии акустического поля, когда интенсивность акустического поля недостаточна для полного схлопывания пузырьков. Эта форма кавитации вызывает значительно меньшую эрозию, чем инерционная кавитация, и часто используется для очистки хрупких материалов, таких как кремниевые пластины.

Гидродинамическая кавитация

Гидродинамическая кавитация описывает процесс испарения, образования пузырьков и схлопывания пузырьков, который происходит 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 уровня насыщения. давление газа жидкости и последующее восстановление выше давления пара. Если давление восстановления не выше давления пара, говорят, что произошло мгновенное испарение. В трубопроводных системах кавитация обычно возникает либо в результате увеличения кинетической энергии (через сужение площади), либо в результате увеличения высоты трубы.

Гидродинамическую кавитацию можно создать, пропуская жидкость через суженный канал в определенном скорость потока или путем механического вращения объекта через жидкость. В случае суженного канала и в зависимости от конкретной (или уникальной) геометрии системы, комбинация давления и кинетической энергии может создать гидродинамическую кавитационную каверну ниже по потоку от локального сужения, генерирующую кавитационные пузыри высокой энергии.

Согласно диаграмме термодинамического фазового перехода, повышение температуры может инициировать известный механизм фазового перехода, известный как кипение. Однако уменьшение статического давления также может помочь пройти 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, в которой может возникнуть кавитация (на основе принципа Бернулли). Критическая точка давления - давление насыщенного пара. В замкнутой гидравлической системе, в которой утечка потока не обнаружена, уменьшение площади поперечного сечения приведет к увеличению скорости и, следовательно, падению статического давления. Это принцип работы многих реакторов на основе гидродинамической кавитации для различных применений, таких как очистка воды, сбор энергии, улучшение теплопередачи, обработка пищевых продуктов и т. Д.[3]

По мере развития кавитационного потока обнаруживаются различные режимы течения, а именно: начальный, развитый поток, суперкавитация и закупоренный поток. Начало - это первый момент появления в системе второй фазы (газовой фазы). Это самый слабый кавитирующий поток, захваченный в системе, соответствующий наибольшему число кавитации. Когда полости увеличиваются в размерах в конструкциях с отверстиями или Вентури, регистрируется развивающийся поток. Наиболее интенсивный кавитирующий поток известен как суперкавитация, когда теоретически вся площадь сопла отверстия заполнена пузырьками газа. Этот режим потока соответствует самому низкому числу кавитации в системе. После суперкавитации система не может пропускать больший поток. Следовательно, скорость не изменяется при увеличении давления на входе. Это привело бы к увеличению числа кавитации, что свидетельствует о возникновении закупоренного потока.[4]

Процесс образования пузырьков и последующий рост и схлопывание кавитационных пузырьков приводит к очень высокой плотности энергии и очень высоким локальным температурам и локальным давлениям на поверхности пузырьков в течение очень короткого времени. Таким образом, общая жидкая среда остается в условиях окружающей среды. В неконтролируемом состоянии кавитация разрушительна; тем не менее, управляя потоком кавитации, можно использовать энергию, не разрушающую ее. Контролируемая кавитация может использоваться для усиления химических реакций или распространения определенных неожиданных реакций, поскольку в процессе образуются свободные радикалы из-за диссоциации паров, захваченных кавитационными пузырьками.[5]

Сообщается, что отверстия и Вентури широко используются для создания кавитации. Трубка Вентури имеет неотъемлемое преимущество перед отверстием из-за ее гладких сужающихся и расходящихся секций, так что она может создавать 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) в заданной площади поперечного сечения трубы.[6]

Явлением кавитации можно управлять для улучшения характеристик высокоскоростных морских судов и снарядов, а также в технологиях обработки материалов, в медицине и т. Д. Управление кавитационными потоками в жидкостях может быть достигнуто только за счет развития математических основ кавитации. процессы. Эти процессы проявляются по-разному, наиболее распространенными и перспективными для управления являются пузырьковая кавитация и суперкавитация. Первое точное классическое решение, возможно, следует отнести к известному решению Герман фон Гельмгольц в 1868 г.[7] В книге опубликованы первые выдающиеся исследования академического типа по теории кавитирующего течения со свободными границами и суперкавитации. Струи, следы и каверны[8] с последующим Теория струй идеальной жидкости.[9] В этих книгах широко использовалась развитая теория конформных отображений функций комплексного переменного, позволяющая получить большое количество точных решений плоских задач. В работе исследована еще одна площадка, сочетающая существующие точные решения с приближенными и эвристическими моделями. Гидродинамика течений со свободными границами.[10] доработали применяемые методы расчета, основанные на принципе независимости от расширения полости, теории пульсаций и устойчивости вытянутых осесимметричных полостей и др.[11] И в Методы размерности и подобия в задачах гидромеханики судов..[12]

Естественное продолжение этих исследований было недавно представлено в Гидродинамика кавитирующих потоков.[13] - энциклопедический труд, охватывающий все лучшие достижения в этой области за последние три десятилетия и сочетающий классические методы математических исследований с современными возможностями компьютерных технологий. Это разработка нелинейных численных методов решения задач трехмерной кавитации, уточнение известных плоских линейных теорий, развитие асимптотических теорий осесимметричных и почти осесимметричных течений и др. По сравнению с классическими подходами новое направление характеризуется расширением теории в трехмерные потоки. Это также отражает определенную корреляцию с текущими работами прикладного характера по гидродинамике суперкавитирующих тел.

Гидродинамическая кавитация также может улучшить некоторые производственные процессы. Например, кукурузная суспензия с кавитацией дает более высокие урожаи в этиловый спирт производство по сравнению с невкавитированной кукурузной суспензией на объектах сухого помола.[14]

Это также используется при минерализации био-огнеупорных соединений, которые в противном случае потребовали бы чрезвычайно высоких температур и условий давления, поскольку в процессе образуются свободные радикалы из-за диссоциации паров, захваченных в кавитационных пузырьках, что приводит либо к усилению химическая реакция или может даже привести к развитию определенных реакций, невозможных в других условиях окружающей среды.[15]

Приложения

Химическая инженерия

В промышленности кавитация часто используется для гомогенизировать, или смешать и разрушить взвешенные частицы в коллоидный жидкое соединение, такое как смеси красок или молоко. Многие промышленные смесительные машины основаны на этом принципе конструкции. Обычно это достигается за счет конструкции рабочего колеса или путем нагнетания смеси через кольцевое отверстие, которое имеет узкое входное отверстие с гораздо большим выходным отверстием. В последнем случае резкое снижение давления по мере того, как жидкость ускоряется в большем объеме, вызывает кавитацию. Этот метод можно контролировать с помощью гидравлический устройства, которые контролируют размер входного отверстия, позволяя динамически регулировать во время процесса или модифицировать для различных веществ. Поверхность смесительного клапана этого типа, о поверхность которой сталкиваются кавитационные пузырьки, вызывая их схлопывание, испытывает огромные механические и тепловые локальные нагрузки; поэтому они часто изготавливаются из сверхтвердых или жестких материалов, таких как нержавеющая сталь, Стеллит, или даже поликристаллический алмаз (PCD).

Кавитация очистка воды также были разработаны устройства, в которых экстремальные условия кавитации могут разрушать загрязнители и органические молекулы. Спектральный анализ света, излучаемого в сонохимические реакции раскрыть химические и плазменные механизмы передачи энергии. Свет, излучаемый кавитационными пузырьками, называется сонолюминесценция.

Использование этой технологии было успешно опробовано при щелочной очистке растительных масел.[16]

Гидрофобные химические вещества притягиваются под водой кавитацией, поскольку разница давлений между пузырьками и жидкой водой заставляет их соединяться. Этот эффект может помочь в сворачивание белка.[17]

Биомедицинские

Кавитация играет важную роль в разрушении камни в почках в ударно-волновая литотрипсия.[18] В настоящее время проводятся испытания на предмет того, можно ли использовать кавитацию для переноса больших молекул в биологические клетки (сонопорация ). Кавитация азота - это метод, используемый в исследованиях для лизировать клеточные мембраны, оставляя органеллы нетронутыми.

Кавитация играет ключевую роль в нетепловом, неинвазивном фракционировании тканей для лечения различных заболеваний.[19] и может использоваться для открытия гематоэнцефалический барьер для увеличения поглощения неврологических препаратов в головном мозге.[20]

Кавитация также играет роль в HIFU, методика термического неинвазивного лечения рак.[21]

В ранах, вызванных высокоскоростными ударами (например, пулевые ранения), также есть эффекты из-за кавитации. Точные механизмы ранения еще полностью не изучены, так как существует временная кавитация и постоянная кавитация вместе с дроблением, разрывом и растяжением. Кроме того, большая разница в плотности внутри тела затрудняет определение его последствий.[22]

Иногда ультразвук используется для увеличения костеобразования, например, в послеоперационном периоде.[23]

Было высказано предположение, что звук "хрустящие" суставы происходит из-за коллапса кавитации в синовиальной жидкости сустава.[24]

Уборка

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

Еда и напитки

Яйца

Кавитация применялась для пастеризации яиц. Ротор с заполненными отверстиями создает кавитационные пузырьки, нагревая жидкость изнутри. Поверхности оборудования остаются более холодными, чем проходящая жидкость, поэтому яйца не затвердевают, как на горячих поверхностях старого оборудования. Интенсивность кавитации можно регулировать, что позволяет настроить процесс для минимального повреждения белка.[25]

Кавитационные повреждения

Кавитационное повреждение Турбина Фрэнсиса.

Кавитация во многих случаях является нежелательным явлением. В таких устройствах, как пропеллеры и насосы кавитация вызывает сильный шум, повреждение компонентов, вибрацию и снижение эффективности. Кавитация также стала проблемой в секторе возобновляемых источников энергии, поскольку она может возникать на поверхности лезвия турбины приливных потоков.[26]

Когда кавитационные пузырьки схлопываются, они выталкивают энергичную жидкость в очень малые объемы, тем самым создавая точки с высокой температурой и испуская ударные волны, последние из которых являются источником шума. Шум, создаваемый кавитацией, представляет особую проблему для военных. подводные лодки, так как это увеличивает шансы быть обнаруженным пассивный сонар.

Хотя схлопывание небольшой полости - событие с относительно низкой энергией, сильно локализованные коллапсы могут со временем разрушить металлы, такие как сталь.[27] Точечная коррозия, вызванная разрушением полостей, приводит к сильному износу компонентов и может значительно сократить срок службы гребного винта или насоса.

После того, как поверхность изначально подверглась кавитации, она имеет тенденцию к ускоренному разрушению. Кавитационные ямы увеличивают турбулентность поток 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 коррозия под напряжением.[28]

Насосы и пропеллеры

Основные места, где возникает кавитация, - это насосы, гребные винты или ограничения в текущей жидкости.

Когда лопасти рабочего колеса (в насосе) или гребного винта (как в случае корабля или подводной лодки) движутся через жидкость, образуются области низкого давления, когда жидкость ускоряется вокруг и движется мимо лопастей. Чем быстрее движется лезвие, тем меньше давление вокруг него. Когда он достигает давление газа, жидкость испаряется и образует небольшие пузыри газа. Это кавитация. Когда пузырьки схлопываются позже, они обычно вызывают очень сильные локальные ударные волны в жидкости, которые могут быть слышны и могут даже повредить лопасти.

Кавитация в насосах может происходить в двух разных формах:

Всасывающая кавитация

Всасывание Кавитация возникает, когда всасывание насоса находится в условиях низкого давления / высокого вакуума, когда жидкость превращается в пар у проушины рабочего колеса насоса. Этот пар переносится на нагнетательную сторону насоса, где он больше не видит вакуума и сжимается обратно в жидкость под действием давления нагнетания. Это взрывное действие происходит с большой силой и воздействует на поверхность рабочего колеса. 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 может выглядеть губчатым. Оба случая приведут к преждевременному выходу насоса из строя, часто из-за выхода из строя подшипника. Всасывающая кавитация часто определяется по звуку гравия или мрамора в корпусе насоса.

Распространенные причины кавитации на всасывании могут включать засорение фильтров, закупорку труб на стороне всасывания, плохую конструкцию трубопроводов, работу насоса слишком далеко вправо по кривой насоса или условия, не отвечающие требованиям NPSH (чистый положительный напор на всасывании).[29]

В автомобильной промышленности забитый фильтр в гидравлической системе (гидроусилитель руля, гидроусилитель тормозов) может вызвать кавитацию на всасывании, создающую шум, который нарастает и падает синхронно с частотой вращения двигателя. Довольно часто это пронзительный вой, как будто нейлоновые шестерни неправильно зацепляются.

Кавитация разряда

Кавитация нагнетания возникает, когда давление нагнетания насоса чрезвычайно велико, обычно это происходит в насосе, который работает на уровне менее 10% от точки наилучшего КПД. Высокое давление нагнетания заставляет большую часть жидкости циркулировать внутри насоса, а не вытекать из нагнетания. Когда жидкость обтекает крыльчатку, она должна проходить через небольшой зазор между крыльчаткой и корпусом насоса с чрезвычайно высокой скоростью потока. Эта скорость потока вызывает возникновение вакуума у ​​стенки корпуса (аналогично тому, что происходит в Вентури ), который превращает жидкость в пар. Насос, работавший в этих условиях, показывает преждевременный износ наконечников лопастей 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.

Считается, что разрядная кавитация в суставной жидкости вызывает хлопок, производимый костью. совместное растрескивание, например, намеренно хрустнув костяшками пальцев.

Решения для кавитации

Поскольку всем насосам требуется хорошо развитый входной поток для реализации своего потенциала, насос может не работать или быть таким надежным, как ожидалось, из-за неправильной компоновки всасывающего трубопровода, например, изгиба на входном фланце. Когда слабо развитый поток попадает в рабочее колесо насоса, он ударяется о лопатки и не может следовать за проходом рабочего колеса. Затем жидкость отделяется от лопаток, вызывая механические проблемы из-за кавитации, вибрации и проблемы с производительностью из-за турбулентности и плохого заполнения крыльчатки. Это приводит к преждевременному выходу из строя уплотнения, подшипника и рабочего колеса, высоким затратам на техническое обслуживание, высокому энергопотреблению и меньшему напору и / или расходу.

Чтобы иметь хорошо развитую схему потока, в руководствах производителей насосов рекомендуется проложить прямой участок трубы (10 диаметров?) Перед входным фланцем насоса. К сожалению, проектировщики трубопроводов и персонал предприятия вынуждены мириться с ограничениями по пространству и расположению оборудования и обычно не могут выполнить эту рекомендацию. Вместо этого обычно используют колено, плотно соединенное со всасывающим патрубком насоса, что создает плохо развитую структуру потока на всасывании насоса.[30]

Если насос двойного всасывания привязан к колену с моноблочной муфтой, распределение потока по рабочему колесу является плохим, что приводит к снижению надежности и производительности. Локоть делит поток неравномерно, больше направляется к внешней стороне локтя. Следовательно, одна сторона крыльчатки двойного всасывания получает больший поток при более высокой скорости потока и давлении, в то время как сторона с ограниченным объемом принимает сильно турбулентный и потенциально опасный поток. Это ухудшает общую производительность насоса (напор, расход и потребляемую мощность) и вызывает осевой дисбаланс, который сокращает срок службы уплотнения, подшипников и рабочего колеса.[31]Чтобы преодолеть кавитацию: увеличьте давление всасывания, если возможно. Уменьшите температуру жидкости, если возможно. Дросселируйте нагнетательный клапан, чтобы уменьшить расход. Стравите газы из корпуса насоса.

Регулирующие клапаны

Кавитация может возникнуть в регулирующие клапаны.[32] Если фактическое падение давления на клапане, определяемое давлениями на входе и выходе в системе, больше, чем позволяют расчет размеров, может произойти мгновенное падение давления или кавитация. Переход из жидкого состояния в парообразное происходит в результате увеличения скорости потока в точке наибольшего ограничения потока или сразу после него, которым обычно является отверстие клапана. Чтобы поддерживать постоянный поток жидкости через клапан, скорость потока должна быть наибольшей в контракте вены или в точке, где площадь поперечного сечения наименьшая. Это увеличение скорости потока сопровождается существенным уменьшением давления жидкости, которое частично восстанавливается ниже по потоку, когда площадь увеличивается, а скорость потока уменьшается. Это восстановление давления никогда не бывает полностью до уровня давления на входе. Если давление в сокращенной вене падает ниже давления пара жидкости, в потоке образуются пузырьки. Если после клапана давление восстанавливается до давления, которое снова превышает давление пара, пузырьки пара схлопываются и возникает кавитация.

Водосбросы

Когда вода течет через плотину водосброс, неровности на поверхности водосброса вызовут небольшие участки отрыва потока при высокоскоростном потоке, и в этих областях давление будет снижено. Если скорости потока достаточно высоки, давление может упасть ниже местного давления пара воды, и образуются пузырьки пара. Когда они уносятся вниз по потоку в область высокого давления, пузырьки схлопываются, вызывая высокое давление и возможное кавитационное разрушение.

Экспериментальные исследования показывают, что повреждения на конкретный желоб и водосбросы туннелей могут начинаться при скорости чистого потока воды от 12 до 15 м / с (27 и 34 миль в час), а до скорости потока 20 м / с (45 миль в час) можно защитить поверхность за счет оптимизации границ, улучшения отделки поверхности или использования прочных материалов.[33]

Когда в воде присутствует немного воздуха, полученная смесь становится сжимаемой, и это снижает высокое давление, вызванное схлопыванием пузырька.[34] Если скорости потока около обратного водосброса достаточно высоки, необходимо установить аэраторы (или аэрационные устройства) для предотвращения кавитации. Несмотря на то, что они были установлены в течение нескольких лет, механизмы вовлечения воздуха в аэраторы и медленное движение воздуха от поверхности водосброса все еще остаются сложными.[35][36][37][38]

Конструкция устройства аэрации водосброса основана на небольшом отклонении дна водосброса (или боковой стенки), таком как пандус, и смещение для отклонения потока с высокой скоростью потока от поверхности водосброса. В полости, образованной под покрывалом, создается локальное пониженное давление под покрывалом, за счет которого воздух всасывается в поток. Полная конструкция включает в себя отклоняющее устройство (аппарель, смещение) и систему подачи воздуха.

Двигатели

Некоторые большие дизельные двигатели страдают от кавитации из-за сильного сжатия и недостаточного размера цилиндр стены. Вибрации стенки цилиндра вызывают чередование низкого и высокого давления в охлаждающая жидкость к стенке цилиндра. В результате на стенке цилиндра появляется точечная коррозия, которая в конечном итоге позволяет охлаждающая жидкость просачиваться в цилиндр, а дымовые газы просачиваться в охлаждающую жидкость.

Предотвратить это можно с помощью химических добавок в охлаждающую жидкость, которые образуют защитный слой на стенке цилиндра. Этот слой подвергнется той же кавитации, но восстановится.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 появились новые модели меньшего размера. бензин двигатели также показали явления кавитации. Одним из ответов на потребность в более компактных и 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. Когда образовавшиеся пузырьки пара схлопывались о поверхность, они сначала разрушали защитные оксидные слои (литых алюминиевых материалов), а затем неоднократно повреждали вновь образованную поверхность, предотвращая действие некоторых типов ингибиторов коррозии (например, ингибиторов на силикатной основе). . Последней проблемой было влияние повышенной температуры материала на относительную электрохимическую реакционную способность основного металла и его легирующих компонентов. В результате образовались глубокие ямы, которые могли образоваться и проникнуть в головку двигателя в течение нескольких часов, когда двигатель работал с высокой нагрузкой и высокой скоростью. Этих эффектов можно в значительной степени избежать, используя органические ингибиторы коррозии или (предпочтительно) сконструировав головку двигателя таким образом, чтобы избежать определенных условий, вызывающих кавитацию.

В природе

Геология

Некоторые гипотезы[кем? ][пример необходим ]относящийся к алмаз образования предполагают возможную роль кавитации, а именно кавитации в кимберлит трубы, обеспечивающие экстремальное давление, необходимое для изменения чистой углерод в редкие аллотроп это алмаз. Три самых громких звука из когда-либо записанных во время 1883 извержение Кракатау, есть сейчас[когда? ]понимаемый как взрывы трех огромных кавитационных пузырей, каждый из которых больше предыдущего, образовавшихся в горле вулкана. Поднимающаяся магма, наполненная растворенными газами и находящаяся под огромным давлением, натолкнулась на другую магму, которая легко сжималась, позволяя пузырям расти и объединяться.[39][40]

Есть макроскопический белый ламели внутри кварца и других минералов в Богемский массив напоминающие волновые фронты, порожденные падением метеорита, согласно Гипотеза Райлиха.[41][42][43] Гипотетические волновые фронты состоят из множества микрополостей. Их происхождение видно в физическом явлении ультразвуковой кавитации.

Сосудистые растения

Кавитация возникает в ксилема из сосудистые растения когда давление воды внутри ксилемы превышает атмосферное давление. В сок локально испаряется, так что либо элементы сосуда, либо трахеиды заполнены водяным паром. Растения способны восстанавливать кавитированную ксилему несколькими способами. Для растений менее 50 см давления корней может быть достаточно для повторного растворения пара. Более крупные растения направляют растворенные вещества в ксилему через лучевые клетки, или в трахеиды, через осмос через окаймленные ямы. Растворенные вещества притягивают воду, давление повышается, и пар может снова растворяться. На некоторых деревьях слышен звук кавитации, особенно летом, когда скорость эвапотранспирация самый высокий. Некоторым лиственным деревьям приходится сбрасывать листья осенью отчасти из-за того, что кавитация увеличивается при понижении температуры.[44]

Распространение спор в растениях

Кавитация играет роль в механизмах распространения спор некоторых растений. В папоротники Например, спорангий папоротника действует как катапульта, запускающая споры в воздух. Фаза зарядки катапульты осуществляется за счет испарения воды из кольцо ячеек, что вызывает снижение давления. Когда отрицательное давление достигает примерно 9 МПа возникает кавитация. Это быстрое событие вызывает распространение спор из-за упругая энергия высвобождается кольцевой структурой. Начальное ускорение спор чрезвычайно велико - до 105 раз гравитационное ускорение.[45]

морская жизнь

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

Кавитация может ограничивать максимальную скорость плавания мощных плавающих животных, таких как дельфины и тунец.[46] Дельфинам, возможно, придется ограничить свою скорость, потому что схлопывающиеся кавитационные пузыри на их хвосте болезненны. У тунца костлявые плавники без нервных окончаний, и он не чувствует боли от кавитации. Они замедляются, когда кавитационные пузырьки создают вокруг их ребер паровую пленку. На тунце были обнаружены повреждения, соответствующие кавитационным повреждениям.[47]

Некоторые морские животные нашли способы использовать кавитацию в своих интересах при охоте на добычу. В пистолетная креветка щелкает специальным когтем, чтобы создать кавитацию, способную убить небольшую рыбу. В креветка-богомол (из сокрушитель разновидность) также использует кавитацию, чтобы оглушить, разбить или убить моллюсков, которыми он питается.[48]

Акулы-молотилки используют «хлопки хвостом», чтобы ослабить свою маленькую добычу, и кавитационные пузыри поднимаются из вершины дуги хвоста.[49][50]

Береговая эрозия

За последние полдесятилетия[когда? ] прибрежная эрозия в виде инерционной кавитации является общепринятой.[51] Пузырьки набегающей волны проникают в трещины разрушаемого утеса. При изменении давления происходит декомпрессия некоторых паровых карманов, которые впоследствии взрываются. Результирующие пики давления могут разносить фракции породы.

История

Еще в 1754 году швейцарский математик Леонард Эйлер (1707–1783) размышляли о возможности кавитации.[52] В 1859 г. английский математик Уильям Генри Безант (1828–1917) опубликовал решение проблемы динамики схлопывания сферической полости в жидкости, которое было представлено англо-ирландским математиком Джордж Стоукс (1819–1903) в качестве одной из задач сената Кембриджского университета и наездников на 1847 год.[53][54][55] В 1894 году ирландский гидродинамик Осборн Рейнольдс (1842–1912) изучал образование и схлопывание пузырьков пара в кипящих жидкостях и в суженных трубках.[56]

Период, термин кавитация впервые появился в 1895 году в статье Джон Исаак Торникрофт (1843–1928) и Сидни Уокер Барнаби (1855–1925), которым он был предложен британским инженером Робертом Эдмундом Фроудом (1846–1924), третьим сыном английского гидродинамика. Уильям Фроуд (1810–1879).[57][58] Торникрофт и Барнаби были первыми исследователями, которые наблюдали кавитацию на тыльной стороне лопастей пропеллера.[59]

В 1917 г. британский физик Лорд Рэйли (1842–1919) расширил работу Безанта, опубликовав математическую модель кавитации в несжимаемой жидкости (без учета поверхностного натяжения и вязкости), в которой он также определил давление в жидкости.[60] Математические модели кавитации, разработанные британским инженером Стэнли Смитом Куком (1875–1952) и лордом Рэлеем, показали, что схлопывающиеся пузырьки пара могут создавать очень высокое давление, способное вызвать повреждения, которые наблюдались на гребных винтах судов. .[61][62] Экспериментальные доказательства кавитации, вызывающей такое высокое давление, были первоначально собраны в 1952 г. Марком Харрисоном (специалистом по гидродинамике и акустиком из модельного бассейна Дэвида Тейлора ВМС США в Кардероке, штат Мэриленд, США), который использовал акустические методы, а в 1956 г. - Вернфридом Гютом (физиком). и акустик Геттигенского университета, Германия), который использовал оптические Шлирен фотография.[63][64][65]

Высокоскоростная струя воздействия жидкости на неподвижную поверхность.

В 1944 году советские ученые Марк Иосифович Корнфельд (1908–1993) и Л. Суворов из Ленинградского физико-технического института (ныне Физико-технический институт им. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия) предложили, что во время кавитации пузырьки вблизи твердой поверхности не схлопываются симметрично; вместо этого на пузырьке в точке напротив твердой поверхности образуется ямка, которая превращается в струю жидкости. Эта струя жидкости повреждает твердую поверхность.[66] Эта гипотеза была подтверждена в 1951 году теоретическими исследованиями Мориса Рэттрея младшего, докторанта Института Калифорнийский технологический институт.[67] Гипотеза Корнфельда и Суворова была экспериментально подтверждена в 1961 году Чарльзом Ф. Науде и Альбертом Т. Эллисом, специалистами по гидродинамике из Калифорнийского технологического института.[68]

Серия экспериментальных исследований распространения сильных ударная волна (УВ) в жидкости с пузырьками газа, что позволило установить основные закономерности процесса, механизм трансформации энергии УВ, затухания УВ и образования структуры, а также эксперименты по Анализ затухания волн в пузырьковых экранах с различными акустическими свойствами был начат пионерскими работами советского ученого проф.В.Ф. Минин в Институте гидродинамики (Новосибирск, Россия) в 1957–1960 гг., который исследовал также первую удобную модель экрана - последовательность чередующихся плоских одномерных слоев жидкости и газа.[69] При экспериментальном исследовании динамики формы пульсирующих газовых полостей и взаимодействия УВ с пузырьковыми облаками в 1957–1960 гг. В.Ф. Минин обнаружил, что под действием УВ пузырек асимметрично схлопывается с образованием кумулятивной струи, которая образуется в процессе схлопывания и вызывает фрагментацию пузыря.[69]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Riesz, P .; Berdahl, D .; Christman, C.L. (1985). «Генерация свободных радикалов ультразвуком в водных и неводных растворах». Перспективы гигиены окружающей среды. 64: 233–252. Дои:10.2307/3430013. JSTOR  3430013. ЧВК  1568618. PMID  3007091.
  2. ^ Бреннен, Кристофер. «Кавитация и динамика пузырей» (PDF). Издательство Оксфордского университета. п. 21 год. Получено 27 февраля 2015.
  3. ^ Гевари, Моэйн Талебиан; Аббасиасл, Тахер; Ниази, Соруш; Горбани, Мортеза; Кошар, Али (2020-05-05). «Прямые и косвенные термические приложения гидродинамической и акустической кавитации: обзор». Прикладная теплотехника. 171: 115065. Дои:10.1016 / j.applthermaleng.2020.115065. ISSN  1359-4311.
  4. ^ Гевари, Моэйн Талебиан; Шафаги, Али Хоссейнпур; Вильянуэва, Луис Гильермо; Горбани, Мортеза; Кошар, Али (январь 2020 г.). «Внедрение инженерного элемента боковой шероховатости и изменение рабочей жидкости для усиления гидродинамических кавитационных потоков на микросхеме для сбора энергии». Микромашины. 11 (1): 49. Дои:10.3390 / mi11010049.
  5. ^ СТОПАР, ДЭВИД. «ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ КАВИТАЦИЯ». Получено 17 января 2020.
  6. ^ Moholkar, Vijayanand S .; Пандит, Анируддха Б. (1997). «Поведение пузыря при гидродинамической кавитации: эффект турбулентности». Журнал Айше. 43 (6): 1641–1648. Дои:10.1002 / aic.690430628.
  7. ^ Гельмгольц, Герман фон (1868). "Über diskontinuierliche Flüssigkeits-Bewegungen" [О прерывистых движениях жидкостей]. Monatsberichte der Königlichen Preussische Akademie des Wissenschaften zu Berlin (Ежемесячные отчеты Королевской прусской академии наук в Берлине) (на немецком). 23: 215–228.
  8. ^ Биркофф, Г., Зарантонелло. E (1957) Струи, следы и полости. Нью-Йорк: Academic Press. 406p.
  9. ^ Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. Наука, Москва, 536с. (на русском)
  10. ^ Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными границами. Наукова думка, Киев, 215с. (На русском)
  11. ^ Knapp, RT, Daili, JW, Hammit, FG (1970) Кавитация. Нью-Йорк: Книжная компания Mc Graw Hill. 578p.
  12. ^ Эпштейн Л.А. (1970) Методы размерности и подобия в задачах гидромеханики судов. Судостроение, Ленинград, 208стр. (На русском)
  13. ^ Терентьев А., Киршнер И., Ульман Дж. (2011) Гидродинамика кавитирующих потоков. Магистральная издательская компания, 598 стр.
  14. ^ Олег Козюк; Arisdyne Systems Inc.; Патент США US 7,667,082 B2; Аппарат и способ повышения выхода спирта из зерна
  15. ^ Gogate, P.R .; Кабади, А. М. (2009). «Обзор применения кавитации в биохимической инженерии / биотехнологии». Журнал биохимической инженерии. 44 (1): 60–72. Дои:10.1016 / j.bej.2008.10.006.
  16. ^ «Переработка пищевого масла». Cavitation Technologies, Inc. Получено 2016-01-04.
  17. ^ «Исследователи Sandia разгадывают тайну привлекательных поверхностей». Сандийские национальные лаборатории. 2006-08-02. Получено 2007-10-17.
  18. ^ Пищальников Ю. А; Сапожников, О. А; Бейли М. Р.; Уильямс-младший, J. C; Кливленд, Р. О; Колоний, Т; Crum, L.A; Эван, А. П; Макэтир, Дж. А (2003). «Активность скопления кавитационных пузырей при разрушении камней в почках ударными волнами литотриптера». Журнал эндоурологии. 17 (7): 435–446. Дои:10.1089/089277903769013568. ЧВК  2442573. PMID  14565872.
  19. ^ Университет Мичигана. Группа терапевтического ультразвука, факультет биомедицинской инженерии, Мичиганский университет.
  20. ^ Чу, По-Чун; Чай, Вэнь-Йен; Цай, Чи-Хунг; Канг, Ши-Цунг; Ага, Чи-Куанг; Лю, Хао-Ли (2016). «Открытие гематоэнцефалического барьера под воздействием фокусированного ультразвука: связь с механическим индексом и индексом кавитации, анализируемая с помощью динамической контрастно-усиленной магнитно-резонансной томографии». Научные отчеты. 6: 33264. Bibcode:2016НатСР ... 633264C. Дои:10.1038 / srep33264. ЧВК  5024096. PMID  27630037.
  21. ^ Rabkin, Brian A .; Здерич, Весна; Ваэзи, Шахрам (01.07.2005). «Гиперэхо на ультразвуковых изображениях HIFU-терапии: вовлечение кавитации». Ультразвук в медицине и биологии. 31 (7): 947–956. Дои:10.1016 / j.ultrasmedbio.2005.03.015. ISSN  0301-5629. PMID  15972200.
  22. ^ Стефанопулос, Панайотис К. MD, DMD; Микрос, Джордж, доктор медицины; Pinialidis, Dionisios E. MD; Ойкономакис, Иоаннис Н., доктор медицинских наук; Циатис, Николаос Э., доктор философии; Янзон, Бо доктор философии (2009-09-01). «Баллистика ранения от пуль военных винтовок: обновленная информация о спорных вопросах и связанных с ними заблуждениях». Журнал травматологической и неотложной хирургии. 87 (3): 690–698. Дои:10.1097 / TA.0000000000002290. PMID  30939579. S2CID  92996795.
  23. ^ PhysioMontreal Статья "Ультразвук".
  24. ^ Ансуорт, А; Доусон, Д.; Райт, V (июль 1971 г.). "'Растрескивание суставов ». Биоинженерное исследование кавитации в пястно-фаланговом суставе ». Анналы ревматических болезней. 30 (4): 348–58. Дои:10.1136 / ard.30.4.348. ЧВК  1005793. PMID  5557778.
  25. ^ «Как пищевая промышленность использует кавитацию, самый мощный удар океана». NPR.org. Получено 2017-12-13.
  26. ^ Бакленд Х. С., Мастерс I .; Орм Дж. А. С., Бейкер Т. (2013). «Возникновение кавитации и моделирование в теории импульса лопаточных элементов для моделирования турбин с приливными потоками». Институт инженеров-механиков, Часть A: Журнал энергетики и энергетики. 227 (4): 479–485. Дои:10.1177/0957650913477093. S2CID  110248049.
  27. ^ Фудзисава, Нобуюки; Фудзита, Ясуаки; Янагисава, Кейта; Фудзисава, Кей; Ямагата, Такаюки (01.06.2018). «Одновременное наблюдение кавитационного схлопывания и образования ударной волны в кавитирующей струе». Экспериментальная терминология и гидродинамика. 94: 159–167. Дои:10.1016 / j.expthermflusci.2018.02.012. ISSN  0894-1777.
  28. ^ Stachowiak, G.W .; Бэтчелор, А. (2001). Инженерная трибология. Инженерная трибология. п.525. Bibcode:2005ентр. Книга ..... W. ISBN  978-0-7506-7304-4.
  29. ^ Inc., Компоненты насоса Triangle. «Распространенные причины кавитации в насосах». Получено 2018-07-16.
  30. ^ Голомб, Ричард. «Новая конструкция выхлопной трубы для газовых турбин каркасного типа GE для существенного снижения потерь давления». Американское общество инженеров-механиков. Получено 2 августа 2012.
  31. ^ Целлюлозно-бумажная промышленность (1992), Daishowa сокращает объем технического обслуживания насоса за счет установки вращающихся лопаток для жидкости
  32. ^ Emerson Process Management (2005), Справочник по регулирующим клапанам, 4-е издание, стр. 136
  33. ^ Вокарт, П .; Рутшамнн, П. (1984). Быстрый поток в водосбросных желобах с дефлекторами и без - Сравнение модели и прототипа, Proc. Intl. Symp. по масштабным эффектам в моделировании гидротехнических сооружений, IAHR, Эсслинген, Германия, редактор Х. КОБУС, документ 4.5.
  34. ^ Петерка, А.Дж. (1953). Влияние увлеченного воздуха на кавитационную ямку ». Документ совместного заседания, IAHR / ASCE, Миннеаполис, Миннесота, август 1953 г., стр. 507–518.
  35. ^ Шансон, Х. (1989). Исследование воздухововлекающих и аэрационных устройств, журнал гидравлических исследований, IAHR, Vol. 27, № 3, с. 301–319 (ISSN 0022-1686).
  36. ^ Шансон, Х. (1989). Поток после аэратора. Расстояние между аэраторами. Журнал гидравлических исследований, IAHR, Vol. 27, № 4, с. 519–536 (ISSN 0022-1686).
  37. ^ Шансон, Х. (1994). Аэрация и деаэрация в устройствах нижней аэрации на водосбросах, Canadian Journal of Civil. Engineering, Vol. 21, № 3, июнь, с. 404–409 (ISSN 0315-1468).
  38. ^ Шансон, Х. (1995). Прогнозирование заполнения вентилируемых полостей за аэраторами водосброса, Журнал гидравлических исследований, IAHR, Vol. 33, № 3, с. 361–372 (ISSN 0022-1686).
  39. ^ Программа, Опасности вулканов. "Гавайская обсерватория вулканов". вулканы.usgs.gov. Получено 2017-05-28.
  40. ^ Симакин, Александр Г .; Гассеми, Ахмад (2018). «Механика магматического очага с учетом эффекта перетока СО2». В Aiello, Джемма (ред.). Вулканы: геологическая и геофизическая обстановка, теоретические аспекты и численное моделирование, применение в промышленности и их влияние на здоровье человека. п. 176. ISBN  978-1-7892-3348-3. Получено 2020-04-30.
  41. ^ 1944-, Райлих, Петр (01.01.2007). Český kráter. Jihočeské muzeum. ISBN  9788086260808. OCLC  276814811.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)
  42. ^ 1944-., Райлих, Петр (01.01.2014). Vesmírná příhoda v Českém křemeni (a v Českém masivu). Geologie. ISBN  9788026056782. OCLC  883371161.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)
  43. ^ Mestan, J .; Альварес Поланко, Э. И. (01.12.2014). «Вариации плотности кварца как ключ к расшифровке ультразвукового зондирования, связанного с ударами (гипотеза Райлиха)?». Тезисы осеннего собрания AGU. 11: MR11A – 4310. Bibcode:2014AGUFMMR11A4310M.
  44. ^ Сперри, Дж. С., Салиендра, Н. З., Покман, В. Т., Кочард, Х., Куизат, П., Дэвис, С. Д., Эверс, Ф. В., и Тайри, М. Т., 1996. Новые свидетельства больших отрицательных давлений ксилемы и их измерения давлением камерная техника. «Растительная клеточная среда». 19: 427–436.
  45. ^ Ноблин, X .; Рохас, Н.О .; Westbrook, J .; Llorens, C .; Аргентина, М .; Дюмэ, Дж. (2012). "Папоротниковый спорангий: уникальная катапульта" (PDF). Наука. 335 (6074): 1322. Bibcode:2012Научный ... 335.1322N. Дои:10.1126 / science.1215985. ISSN  0036-8075. PMID  22422975. S2CID  20037857.
  46. ^ Брахич, Екатерина (2008-03-28). «Дельфины плавают так быстро, что больно». Новый ученый. Получено 2008-03-31.
  47. ^ Иосилевский, Г; Weihs, D (2008). «Ограничение скорости плавания рыб и китообразных». Журнал интерфейса Королевского общества. 5 (20): 329–338. Дои:10.1098 / rsif.2007.1073. ISSN  1742-5689. ЧВК  2607394. PMID  17580289.
  48. ^ Патек, Шейла. «Шейла Патек отслеживает самых быстрых животных». ТЕД. Получено 18 февраля 2011.
  49. ^ Циклирас, Афанасиос С .; Оливер, Саймон П .; Тернер, Джон Р .; Ганн, Клеменс; Сильвоза, Медель; Д'Урбан Джексон, Тим (2013). «Акулы-молотилки используют удары хвостом в качестве стратегии охоты». PLOS ONE. 8 (7): e67380. Bibcode:2013PLoSO ... 867380O. Дои:10.1371 / journal.pone.0067380. ISSN  1932-6203. ЧВК  3707734. PMID  23874415.
  50. ^ https://www.youtube.com/watch?v=lHoCCPsRuhg
  51. ^ Паницца, Марио (1996). Геоморфология окружающей среды. Амстердам; Нью-Йорк: Эльзевир. стр.112 –115. ISBN  978-0-444-89830-2.
  52. ^ Эйлер (1754 г.). "Théorie plus complete des machines qui sont mises en mouvement par la réaction de l'eau" [Более полная теория машин, приводимых в движение реакцией на воду]. Mémoires de l'Académie Royale des Sciences et Belles-Lettres (Берлин) (На французском). 10: 227–295. См. §LXXXI, стр. 266–267. С п. 266: «Il pourroit donc arriver que la pression en M devint même négative, & alors l'eau Abandonneroit les parois du tuyau, & y laisseroit un vuide, si elle n'étoit pas comprimée par le poids de l'atmosphère». (Следовательно, может случиться так, что давление в M может даже стать отрицательным, и тогда вода выйдет за стенки трубы и оставит там пустоту, если бы она не была сжата под действием веса атмосферы.)
  53. ^ Безант, В. Х. (1859). Трактат по гидростатике и гидродинамике. Кембридж, Англия: Deighton, Bell, and Co., стр.170 –171.
  54. ^ (Кембриджский университет) (1847). "Экзамен на степень с отличием в Сенате, 1847 г.". Экзамены на степень бакалавра искусств, Кембридж, январь 1847 г.. Лондон, Англия: Джордж Белл. п. 13, проблема 23.
  55. ^ (Cravotto & Cintas, 2012), стр. 26.
  56. ^ Видеть:
  57. ^ Торникрофт, Джон Исаак; Барнаби, Сидней Уокер (1895). «Истребители торпедных катеров». Протоколы работы института инженеров-строителей. 122 (1895): 51–69. Дои:10.1680 / imotp.1895.19693. С п. 67: «Кавитация», как мистер Фруд предложил авторам назвать это явление… »
  58. ^ 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.
  59. ^ Драйден, Хью Л .; Murnaghan, Francis D .; Бейтман, Х. (1932). «Отчет комитета по гидродинамике. Отделение физических наук. Национальный исследовательский совет». Бюллетень Национального исследовательского совета (84): 139.
  60. ^ Рэлей (1917). «О давлении, возникающем в жидкости при схлопывании сферической полости». Философский журнал. 6-я серия. 34 (200): 94–98. Дои:10.1080/14786440808635681.
  61. ^ См., Например, (Rayleigh, 1917), стр. 98, где, если P - гидростатическое давление на бесконечности, то схлопывающийся паровой пузырь может создать давление до 1260 × P.
  62. ^ Стэнли Смит Кук (1875–1952) был конструктором паровых турбин. Во время Первой мировой войны Кук был членом комитета из шести человек, который был организован Королевским флотом для исследования износа («эрозии») гребных винтов кораблей. Эрозия была связана в первую очередь с кавитацией. Видеть:
  63. ^ Харрисон, Марк (1952). «Экспериментальное исследование кавитационного шума одиночного пузыря». Журнал Акустического общества Америки. 24 (6): 776–782. Bibcode:1952ASAJ ... 24..776H. Дои:10.1121/1.1906978.
  64. ^ Гют, Вернфрид (1956). «Entstehung der Stoßwellen bei der Kavitation» [Происхождение ударных волн при кавитации]. Акустика (на немецком). 6: 526–531.
  65. ^ Крел, Питер О. К. (2009). История ударных волн, взрывов и ударов: хронологический и биографический справочник. Берлин и Гейдельберг, Германия: Springer Verlag. п. 461. ISBN  9783540304210.
  66. ^ Корнфельд, М .; Суворов, Л. (1944). «О разрушающем действии кавитации». Журнал прикладной физики. 15 (6): 495–506. Bibcode:1944JAP .... 15..495K. Дои:10.1063/1.1707461.
  67. ^ Рэттрей, Морис младший (1951) Эффекты возмущений в динамике кавитационного пузыря. Кандидат наук. защитил диссертацию в Калифорнийском технологическом институте (Пасадена, Калифорния, США).
  68. ^ Naudé, Charles F .; Эллис, Альберт Т. (1961). «О механизме кавитационного разрушения полостями неполусферической формы при контакте с твердой границей» (PDF). Журнал фундаментальной инженерии. 83 (4): 648–656. Дои:10.1115/1.3662286. Доступны на: Калифорнийский технологический институт (Пасадена, Калифорния, США).[постоянная мертвая ссылка ]
  69. ^ а б Шипилов, С.Е .; Якубов В П (2018). «История технической защиты. 60 лет науке: к юбилею проф. В.Ф. Минина». IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия.. IOP Publishing. 363 (12033): 012033. Bibcode:2018MS & E..363a2033S. Дои:10.1088 / 1757-899X / 363/1/012033.

дальнейшее чтение

  • О кавитации в растениях см. Физиология растений Тайз и Зейгер.
  • По вопросам кавитации в инженерной области посетите [1]
  • Корнфельт, М. (1944). «О разрушающем действии кавитации». Журнал прикладной физики. 15 (6): 495–506. Bibcode:1944JAP .... 15..495K. Дои:10.1063/1.1707461.
  • Для гидродинамической кавитации в области этанола посетите [2] и журнал производителей этанола: «Крошечные пузырьки, которые сделают вас счастливыми» [3]
  • Барнетт, С. (1998). «Нетепловые проблемы: кавитация - ее природа, обнаружение и измерение;». Ультразвук в медицине и биологии. 24: S11 – S21. Дои:10.1016 / с0301-5629 (98) 00074-х.
  • О кавитации на турбинах приливных потоков см. Бакленд, Ханна С; Мастерс, Ян; Орм, Джеймс А.С.; Бейкер, Тим (2013). «Возникновение кавитации и моделирование в теории импульса лопастных элементов для моделирования турбин с приливными потоками». Труды Института инженеров-механиков, часть A: Journal of Power and Energy. 227 (4): 479. Дои:10.1177/0957650913477093. S2CID  110248049.

внешняя ссылка