Кавитация на витла - studopediya

5.5.1 Характер на кавитация. Кавитация е феноменът на нарушаване на непрекъснатостта на потока на течни капки с намаляване на местната налягане до известна PCR критична стойност. Поле прекъсване (кавитация кухина) е изпълнен с обем течен пара и газове, разтворен в него. Налягането вътре в кухината е близо до наситен PD парно налягане при тази температура. Следователно витло кавитация обикновено се счита като феномен на кипене на водата в потока, причинени от винта, като същевременно се намалява локално налягане до наситен парното налягане, като се предполага PCR Pd.

Nature кавитация може да се види в елемент на лопатката, аеродинамичното ъгъла на атака флуиден поток с най-безкрайност в точката на скоростта # 965 0 и P0 под налягане (фигура 5.10.). За да се разграничат един ред от текущата точка и точка Б на повърхността на лопатката. Скоростта и налягането в точка Б означен с # 965; 1 и Р1. След това уравнение на Бернули за текущия ред се изписва така:

Формулата показва, че при тези точки от повърхността елемент, при което # 965; 1> # 965; 0 капки налягане # 948 р <0; в местах, где υ1 <υ0 давление повышается δр> 0. В резултат на въртящия болт налягане страна на лопатката създава повишено налягане зона откъм смукателната страна - зона на ниско налягане.

Характерните разпределението на налягането в смукателните и налягане повърхности на витлото на острие работи показано на фиг. 5.10. Както се вижда от фигурата, областта на диаграма налягане и следователно стойността на спирка, разработен от витлото 70 до 80%, определени чрез подналягане върху повърхността на всмукване, и

само 20 30% - увеличение на натиск върху налягане повърхността на перката.

Фигура 5.10 - елемент крило поток Схема

При определена честота на въртене на скоростта на потока перката достига стойността на 3 5 пъти по-големи от транслацията скоростта на плавателния съд. Налягането на повърхността на всмукване се редуцира до налягането на наситената пара. В резултат на студената вода вряща отличава от тях разтворени газове. Парите и газовете изместват вода от повърхността на острието и образуват по своя смукателната страна кавитация кухина.

5.5.2 Етапи на кавитация и кавитация влияние върху работата на витлото. В зависимост от степента на намаляване и davleniyav безплатни вихри на повърхността на острието, както и естеството на влиянието на кавитация да се направи разграничение на първоначалната дейност на кавитация на винт (газ), на първия и втория етап на кавитация.

Газ водовъртеж кавитация в свободно движение надолу от краищата на перките и оста на главината няма забележим ефект върху хидродинамични характеристики на винта, но винта предизвиква шум.

В първия етап на кавитация пещера го улавя само част от повърхността на острието изсмукване, където най-високата скорост на частиците. На този етап, хидродинамичните характеристики на витлото варират значително в сравнение с техните стойности в bezkavitatsionnom поток. Причината е, че площта под диаграми на налягането bezkavitatsionnoy винта и в първия етап на кавитация същество равни. Въпреки това, в първия етап на кавитация не е желателно, тъй като причината за механична повреда на острието материал - ерозия. водна пара се движи от кухина в областта на високо налягане се кондензират. кондензация на пара и затваряне (разрушаване) на кавитация мехурчета се извършва при висока скорост. По време на кондензацията на мехурчета от пара, които вода незабавно изпълва празното пространство чрез предизвикване хидродинамични удари острието и местно налягане достига високи стойности. В резултат на това съединение кухина на земята, повърхността на перката свива.

Във втората стъпка кавитация пещерата улавя всички смукателната страна на острието и се затваря в потока зад витлото. На този етап от кавитация ерозия не се случва, тъй като парата кондензира извън острието. Въпреки това, качеството на хидродинамичен винта в сравнение с bezkavitatsionnym поток около забележително влошило. Увеличаването на скоростта на шнека не води до намаляване на налягането в смукателния повърхността на острието, където р Пд. причинявайки опорен винт не расте значително. Освен това, потоци около профила на долната хидродинамично качество (поради кухина). Това води до увеличаване на въртящия момент приложен към винта, както и намаляване на ефективността на витлото. Представяне на влошаването на хидродинамичните качества на винта може да бъде оформен върху извитата винтова действие отговорен bezkavitatsionnomu кавитация поток около и различна степен на развитие (фиг. 5.11). Твърдите линии се изобразяват според коефициентите на спирка. момент. и ефективност # 951 р винт относителната протектора # 955 р в bezkavitatsionnnom поток и кавитация в първия етап. Пунктираните линии представляват същите в зависимост от наличието на втория етап кавитация. Очевидно е, че влошаването на хидродинамичните характеристики наблюдава с намаляване на # 955, стр (например, п увеличаване на скоростта на винта # 965; р = конст), която е причинена от увеличаване на ъгъла на атака на перките. Стойност. и # 951; R във втория етап на кавитация не зависи само от # 955, стр. но също така и на параметъра # 967;, наречена номер кавитация. Последният характеризира ограничено разреждане на острието, (в главата фракции скорост), което може да се постигне във вода при определени условия:

където па - атмосферно налягане; HC - Дълбочина на винта (Фигура 5.10.).

Фигура 5.11 - криви действие кавитационни витло

Номерът на кавитация се определя само от външни фактори (атмосферно налягане, дълбочината на потапяне на винт, плътността и температурата на водата, която определя налягането на наситената пара), транслационно скорост # 965; р е независим от геометрични елементи на витлото.

Критична брой кавитация # 967; кр съответства на най-голям отрицателен натиск върху остриетата на техния режим без кавитация поток. Започнете кавитация перка определя от условието # 967; = # 967; кр. при # 967;> # 967; кр кавитация отсъства, # 967; <χкр винт кавитирует, причем тем больше, чем меньше число χ по сравнению χкр (рис. 5.11).

Без значение какъв етап не изтича кавитация, тя винаги води до нежелани последици: усилва работа винт шум, води до ерозия на лопатките намалява хидродинамични характеристики на витлото увеличава неравномерно натоварване на остриетата, което е една от причините, вибрации на вала на витлото и, като следствие, корпуса на кораба , Ето защо, при проектирането на винтовете се стремят да осигурят тяхното bezkavitatsionnuyu работа. За тази цел профили се използват за по-равномерно разпределение на налягане от острието, увеличаване на съотношението на диска, се намалява относителната дебелина острие се увеличава налягането на смукателната страна на лопатката дължи на потапяне оста на винта и т.н.

Засега няма перка без кавитация при всякакви скорости. В някои случаи съдилищата винтове могат да работят в условия, характерни за първия етап на кавитация или да го приближава.

С цел да се избегне създаването на благоприятна среда за кавитация винтове, за да се следи за тяхното състояние. Не трябва да имат право да плават кораби с извити остриета и винтове с назъбени ръбове на лопатките, лошото състояние на организма, обтекатели скоба шахти, стабилизатор, разположени в предната част на тласкащи устройства.

За високоскоростните плавателни съдове (рендосване лодки, на подводни криле и други подобни) в много случаи не е възможно да се избегне кавитация на витла, и са предназначени да отговорят на кавитация - кавитационни и supercavitation винтовете (СЛЕ). Съгласно supercavitation реализира силно развита втория етап на кавитация, когато потокът около лопатките на ротора се случва с струи разпадане и кухини се простират извън лопатките. Въз основа на факта, че основната част supercavitation опора е създадена от налягането на сгъстяване повърхността на повърхността на перката всмукване и формата не е критична, SLE има клиновидна профил напречно сечение на острието и повърхност извита налягане (фиг. 5.12). Такава форма на острие, от една страна, улеснява образуването на оптимални размери на кухината, от друга - има най-малкото съпротивление на въртене на витлото. В такива условия supercavitation винтове имат по-високи хидродинамични качества в сравнение с nekavitiruyuschimi витла.

Дизайн характеристика на SCR е включен остър ръб на острието и преместване на най-голямата дебелина на профила на изходящия ръб. клиновидна профил на формата В позволи

намаляване на дебелината на кухини, образувани в mezhdulopastnom пространство, намаляване на смущения и по този начин да се подобри хидродинамичните характеристики на винта. SLE имат относително малък съотношение диск # 920; = 0.40 0.55, тесен нож, на брой Z = 3 февруари, което намалява възможността за взаимни смущения кухини на всяка от лопатките.