Кавитация

Предисловие редактора перевода
Предисловие

Глава 1. Кавитация, ее типы и проявления
1.1. Первоначальные сведения о кавитации
1.2. Общая особенность кавитационной зоны
1.3. Стадии развития и типы кавитации
1.4. Перемещающаяся кавитация в потоке жидкости
1.5. Присоединенная кавитация в потоке жидкости
1.6. Вихревая кавитация в потоке жидкости
1.7. Кавитация на движущихся телах
1.8. Вибрационная кавитация при отсутствии основного потока жидкости
1.9. Проявления кавитации и ее значение
1.10. Гидродинамические эффекты кавитации
1.11. Кавитационное разрушение
1.12. Побочные проявления кавитации
Литература

Глава 2. Методы исследования кавитации
2.1. Введение
2.2. Методы воспроизведения кавитации в лабораторных условиях
2.2.1. Гидродинамические трубы. История создания и особенности первых установок
2.2.2. Установки для ускоренных испытаний на кавитационное разрушение
2.3. Методы обнаружения и определения местоположения кавитации
2.4. Фотографические методы исследования
2.5. Высокоскоростная фотография. Некоторые основные методы
2.6. Число кавитации
2.6.1. Параметр динамического подобия
2.6.2. Число кавитации как определяющий параметр
2.6.3. Определение числа кавитации при наличии гравитационного поля
2.6.4. Динамическое подобие при течении с кавернами, заполненными газом
2.7. Физический смысл и практическое значение числа кавитации
Литература

Глава 3. Возникновение кавитации. Влияние свойств жидкости и примесей
3.1. Давление насыщенного пара и прочность жидкости на разрыв
3.2. Измерения прочности жидкости на разрыв
3.2.1. Статические испытания
3.2.2. Динамические испытания
3.2.3. Заключение
3.3. Постулат о «дырах» в жидкости
3.4. Влияние жидких и твердых примесей
3.5. Условия статического равновесия газовых и паровых ядер
3.6. Подтверждение существования механизма равновесия ядер кавитации
3.7. Устойчивость свободных газовых ядер
3.8. Ядра кавитации в полях переменного давления
3.8.1. Поля пульсирующего давления
3.8.2. Стационарные поля
3.9. Свойства смачиваемости
3.10. Поверхностное натяжение
3.11. Влияние плотности жидкости
3.12. Влияние сжимаемости
Приложение. Свободная энергия, поверхностное натяжение и смачиваемость
Литература

Глава 4. Динамика нестационарных каверн
4.1. Введение
4.2. Цикл существования пузырька
4.3. Задача Рэлея о сферической каверне в невязкой несжимаемой жидкости, находящейся в состоянии покоя на бесконечности
4.4. Паровая каверна в несжимаемой жидкости. Учет поверхностного натяжения и поля переменного давления
4.5. Влияние вязкости
4.6. Влияние сжимаемости жидкости в течениях с газовыми кавернами
4.6.1. Акустическое приближение
4.6.2. Уравнения, основанные на гипотезе Кирквуда-Бете
4.6.3. Схлопывание и повторное образование каверны без учета вязкости и поверхностного натяжения
4.6.4. Влияние вязкости и поверхностного натяжения в сжимаемой жидкости
4.7. Влияние термодинамических свойств жидкости
4.8. Влияние растворенного газа
4.9. Пузырьки несферической формы. Влияние стенки и градиента давления. Устойчивость
4.10. О повторном образовании пузырька
4.11. О величине давления при схлопывании пузырька
4.12. Люминесценция
Литература

Глава 5. Присоединенные каверны, следы и суперкаверны
I. Механика присоединенных каверн
5.1. Присоединенная каверна в потоке жидкости
5.2. Условия образования присоединенной каверны
5.3. Возмущения в концевой зоне каверны
5.4. Цикл существования присоединенной каверны
5.4.1. Основные фазы цикла
5.4.2. Механизм заполнения каверны
5.4.3. Отрыв заполненной каверны
5.4.4. Стационарные присоединенные каверны
5.4.5. Влияние скорости на цикл существования каверны
5.5. Роль перемещающихся каверн в механизме образования присоединенных каверн
5.6. Квазистационарные каверны, замыкающиеся на поверхности тела
II. Следы и суперкаверны
5.7. Кавитация в следах
5.8. Суперкаверна
5.9. Схемы суперкаверн и методы их исследования
5.10. Симметричные суперкавитационные течения
5.10.1. Двумерные стационарные каверны
5.10.2. Двумерные нестационарные каверны
5.10.3. Осесимметричные стационарные каверны
5.11. Двумерные гидропрофили с суперкаверной
5.12. Устойчивость вентилируемых суперкаверн
5.13. Заключение
Литература

Глава 6. Некоторые особенности моделирования кавитации
6.1. Введение
6.2. Некоторые общие особенности возникновения кавитации
6.2.1. Запаздывание по времени и масштабные эффекты
6.2.2. Гистерезис, запаздывание по времени и влияние содержания газа
6.3. Возникновение кавитации в течениях со сдвигом
6.3.1. Касательные напряжения на стенке
6.3.2. Следы и струи
6.4. Соотношения подобия для возникновения кавитации на гладких поверхностях
6.4.1. Осесимметричные тела
6.4.2. Соотношения подобия, полученные из условий роста ядер
6.5. Влияние шероховатости
6.6. Моделирование гидравлического оборудования
6.7. Влияние термодинамических свойств жидкости на кавитацию в гидромашинах
6.8. Заключение
Литература

Глава 7. Влияние кавитации на поле течения и гидродинамические характеристики
7.1. Введение
7.2. Влияние возникновения и развития кавитации
7.2.1. Возникновение кавитации
7.2.2. Развитие кавитации
7.3. Влияние кавитации на потери, обусловленные трением
7.4. Влияние на сопротивление формы
7.4.1. Перемещающаяся кавитация
7.4.2. Вихревая кавитация
7.5. Влияние кавитации на результирующее направление потока
7.6. Бескавитационные направляющие поверхности
7.7. Течение в криволинейных каналах
7.7.1. Влияние кривизны стенки на изменение давления
7.7.2. Возникновение и развитие кавитации в каналах
7.7.3. Влияние потерь на трение
7.7.4. Влияние развития кавитации
7.7.5. Зона разрушения
7.8. Обтекание с кавитацией гидрокрыльев или направляющих лопаток
7.8.1. Характеристики гидропрофиля при наличии и при отсутствии кавитации
7.8.2. Использование данных, полученных в аэродинамической трубе, для определения числа Ki
7.8.3. Развитие кавитации
7.8.4. Зона разрушения
7.9. Кавитационные характеристики решеток гидропрофилей
7.9.1. Гидродинамическая труба для испытания решеток
7.9.2. Гидродинамические характеристики решетки обычных аэродинамических профилей
7.9.3. Гидродинамические характеристики решетки специальных гидропрофилей
Литература

Глава 8. Воздействие кавитации на материалы
8.1. Гидродинамическое воздействие кавитации и сопротивление материалов этому воздействию
8.2. Роль механического воздействия кавитации
8.3. Связь между областью развития кавитации и зоной разрушения
8.4. Экспериментальное исследование зоны разрушения (Калифорнийский технологический институт)
8.5. Определение характеристик разрушения с помощью мягкого алюминия
8.5.1. Распределение разрушающих ударов при кавитации
8.5.2. Связь между размером каверны и суммарной частотой разрушающих ударов
8.5.3. Изменение во времени частоты образования впадин
8.5.4. Характеристики впадин
8.5.5. Распределение впадин по размерам
8.5.6. Интенсивность отдельных кавитационных ударов
8.5.7. Зависимость между концентрацией каверн и образованием впадин
8.6. Частота образования впадин
8.7. Факторы, определяющие средний размер перемещающихся каверн
8.8. Влияние скорости течения на интенсивность кавитации
8.9. Влияние скорости течения на размеры впадин, образующихся на поверхности мягкого алюминия
8.10. Необходимость количественных измерений интенсивности кавитации
8.11. Механизмы разрушения при ударах
8.12. Увеличение интенсивности разрушения под действием эффекта фокусировки волн
8.13. Коррозия как один из факторов кавитационного воздействия
8.14. Электрохимические эффекты
8.15. Тепловые эффекты
8.16. Дополнительные факторы, влияющие на увеличение давления при схлопывании кавитационных пузырьков
8.16.1. Содержание газа в каверне
8.16.2. Симметрия схлопывающейся каверны
Литература

Глава 9. Сопротивление материалов кавитационному разрушению
9.1. Введение
9.2. Некоторые особенности сопротивления материалов воздействию кавитации
9.3. Некоторые общие особенности поведения материалов
9.3.1. Металлы
9.3.2. Неметаллические материалы
9.4. Параметры сопротивления кавитационному воздействию и обзор подходов к их определению
9.5. Методы экспериментального определения относительного сопротивления материалов в лабораторных условиях
9.5.1. Вибрационный метод
9.5.2. Фокусировка ультразвуковых колебаний на поверхности неподвижных образцов
9.5.3. Методы определения сопротивления материалов кавитационному воздействию в потоках жидкостей
9.5.4. Определение относительного сопротивления методом соударений
9.6. Сравнение лабораторных методов испытаний
9.7. Сопротивление материалов кавитационному воздействию, определенное различными методами
Литература

Глава 10. Установки для измерения кавитационных характеристик
10.1. Измерения в натурных условиях
10.2. Исследования кавитационных характеристик в лабораторных условиях
10.3. Замечания о моделировании кавитации
10.4. Лабораторные исследования гидросооружений
10.5. Лабораторные исследования гидравлических машин
10.6. Универсальные гидродинамические трубы
10.7. Высокоскоростная гидродинамическая труба Калифорнийского технологического института
10.8. Рабочая часть гидродинамической трубы
10.9. Абсорберы
10.10. Гидродинамические трубы со свободной поверхностью
10.11. Гидродинамические трубы с нестационарным течением
10.12. Гидродинамические трубы для исследования винтов
10.13. Лабораторные установки для исследования кавитации при свободном движении тел
10.13.1. Общие требования
10.13.2. Баллистические камеры с регулируемой атмосферой
10.13.3. Испытательные бассейны с регулируемой атмосферой
10.14. Высокоскоростная фотографическая регистрация
10.14.1. Общие замечания
10.14.2. Современные серийные камеры
10.14.3. Камеры с преобразователями изображения и развертки
10.15. Замечания по поводу измерения кавитационного шума
Литература

Глава 11. Кавитация в гидравлическом оборудовании. Критические области, разрушение и влияние на рабочие характеристики
I. Критические кавитационные области
11.1. Анализ критического течения
11.1.1. Сложный характер кавитационных областей
11.1.2. Использование числа кавитации потока Kf
11.1.3. Число возникновения кавитации Ki
11.1.4. Изменения чисел Kf и Ki в зависимости от расхода потока
11.1.5. Вторичная кавитация
11.1.6. Пример упрощенного анализа критической области
11.2. Критические области в оборудовании
11.2.1. Критические области в оборудовании
11.2.2. Влияние направляющих лопаток турбины
11.2.3. Течение в улитке насоса
11.2.4. Осевые машины
11.2.5. Судовые гребные винты
11.2.6. Типы кавитации
11.2.7. Прочее оборудование
II. Кавитационное разрушение в гидравлических машинах
11.3. Кавитация и разрушение
11.3.1. Связь между степенью развития кавитации и кавитационным разрушением
11.3.2. Положение зоны разрушения относительно каверны
11.3.3. Развитие кавитационного разрушения
11.3.4. Влияние на разрушение изменения свойств жидкости
11.3.5. Разрушение вследствие вихревой кавитации
11.3.6. Кавитационный износ уплотнительных колец
11.4. Вопросы эксплуатации оборудования
11.4.1. Влияние кавитационного разрушения на эксплуатационные характеристики
11.4.2. Возможность работы в условиях кавитации
11.4.3. Предотвращение кавитационного разрушения и ремонт оборудования
III. Влияние кавитации на рабочие характеристики гидравлических машин
11.5. Основные механизмы кавитационного воздействия на рабочие характеристики
11.6. Коэффициент Тома и кавитационные испытания
11.6.1. Коэффициент Тома
11.6.2. Кавитационные испытания с использованием коэффициента Тома
11.6.3. Анализ результатов кавитационных испытаний с использованием коэффициента Тома
11.7. Кавитационный коэффициент быстроходности
11.8. Кавитационные характеристики на нерасчетных режимах
11.9. Влияние термодинамических свойств жидкости на кавитацию
Литература

Глава 12. Кавитационные явления при пересечении телами поверхности раздела
12.1. Поверхность раздела и течение относительно неподвижных тел
12.2. Задачи о кавернах на поверхности раздела
12.3. Вход тела в воду
12.4. Моделирование входа в воду
12.5. Некоторые другие приложения
Литература

Дополнительная литература
Предметный указатель
Словарь терминов