ИСТИНА

Проведенные авторами экспериментальные исследования струйных течений жидкости в присутствии искусственной каверны с отрицательным числом кавитации, показали, что при определенных условиях в гидравлической системе возникают кавитационные автоколебания с высокой интенсивностью пульсаций давления, как в каверне, так и в области выше по течению. В работе исследуются автоколебательные режимы течения в гидравлической магистрали, содержащей сопротивление (кавитатор), вентилируемую газовую каверну и сужающийся канал (сопло), через которое жидкость и газ истекают в атмосферу. Показана возможность использования режима автоколебаний в такой системе для создания периодических импульсных струй. При давлениях напора 5–10 МПа они могут быть использованы в технологиях разрушения материалов, например, горных пород. В отличие от известных импульсных установок, периодический режим прерывистого истечения жидкости реализуется здесь при постоянных параметрах, подаваемых в систему воды и газа, без применения каких либо механических устройств. Оказалось, что задача имеет большое количество параметров, таких как объем каверны, длина и коэффициент сужения сопла, соотношение гидравлических сопротивлений кавитатора и сопла, и даже акустические характеристики подводящего воду трубопровода, изменение которых существенно влияет на характер течения. На плоской струйной установке проведены исследования влияния параметров течения на интенсивность импульсного воздействия струй на препятствие (экран). Для оценки скорости истечения порций жидкости из сопла при помпажного режиме течения использована математическая модель одномерного нестационарного течения. Было установлено, что максимум воздействия струй на экран достигается при сужении сопла порядка 0.6. Исследована зависимость интенсивности ударных воздействий на экран от дистанции до экрана. Экспериментально и расчетами показано, что наличие между входной сужающейся частью сопла и выходным сужением длинного участка постоянного сечения (разгонного участка) может значительно увеличить интенсивность воздействия на экран. Показано, что увеличение длины разгонного участка при прочих равных условиях не влияет на средний коэффициент давления в каверне, но приводит к уменьшению частоты пульсаций и, как следствие, к увеличению массы дискретных порций жидкости. При умеренных поддувах газовая полость удерживается в области за кавитатором, с ростом поддува воздуха пульсации, а также среднее давление в каверне увеличиваются и происходит все более значительный выброс воздуха в участок магистрали перед кавитатором – при этом автоколебания продолжаются, но происходит их значительная перестройка. Важным параметром здесь является соотношение гидравлических сопротивлений кавитатора и сопла. Проведены исследования влияния параметров кавитатора на развитие автоколебаний и на параметры воздействия импульсных струй на препятствие. Показано, что для достаточно длинного сопла частота автоколебаний примерно пропорциональна толщине втекающей в каверну струи. Для струи, ширина которой меньше ширины минимального сечения сопла, автоколебания наблюдаются только при значительных поддувах воздуха в каверну.