Форма штучних осесиметричних каверн при до- та надкритичних значеннях інтенсивності піддуву

Abstract

Рассмотрено влияние разных интенсивностей поддува газа на форму тонких осесимметричных стационарных каверн с использованием модели одномерного невязкого течения в кольцевом канале между поверхностью каверны и корпусом тела. Предложен безразмерный параметр Ve - отношение скоростных напоров газа в фиксированном сечении каверны и в потоке жидкости. Показано, что форма каверны существенно зависит от соотношения Ve и числа кавитации в том же фиксированном сечении. Сравнение значений этих параметров выделяет до- и сверхкритические случаи. Для докритических интенсивностей поддува решение может быть представлено в виде асимптотического ряда, а форма вентилированной каверны приближается к паровой с определенным эффективным числом кавитации. При сверхкритических интенсивностях поддува необходимо использовать нелинейное уравнение. Проведены расчеты длины вентилируемой каверны, замыкающейся на телах конус--цилиндр. Показано, что сверхкритические значения интенсивности вентиляции остаются ограниченными.

Розглянуто вплив різних інтенсивностей піддуву газу на форму тонких осесиметричних стаціонарних каверн з використанням моделі одновимірної нев'язкої течії нестисливого газу в кільцевому каналі між поверхнею каверни і корпусом тіла. Запропоновано безрозмірний параметр Ve -- відношення швидкісних напорів газу в фіксованому перерізі каверни та в потоці рідини. Показано, що форма каверни суттєво залежить від співвідношення Ve й числа кавітації у тому ж фіксованому перерізі. Порівняння значень цих параметрів виділяє до- та надкритичні випадки. Для докритичних інтенсивностей піддуву розв'язок може бути представлений у вигляді асимптотичного ряду, а форма вентильованої каверни наближається до парової з певним ефективним числом кавітації. При надкритичних інтенсивностях піддуву слід використовувати нелінійне рівняння. Виконано розрахунки довжини вентильованої каверни, що замикається на тілах конус-циліндр. Показано, що надкритичні значення інтенсивності вентиляції залишаються обмеженими.

The influence of different gas ventilation rates on the shape of slender axisymmetric steady cavities is considered for the approach of one-dimensional inviscid flow of incompressible gas in a circular channel between the cavity surface and the hull. A non-dimensional parameter Ve is introduced that is the ratio of pressure heads of the gas at fixed cavity cross-section and ambient liquid flow. It is shown that cavity shape sufficiently depends on the values of Ve and cavitation number at the same fixed cross-section. A comparison of values of these parameters selects sub- and supercritical cases. For subcritical ventilation rates, the solution can be expressed as asymptotic series and the ventilated cavity shape is close to the vapor one at some effective cavitation number. At supercritical ventilation rates, the non-linear equation should be used. The length of ventilated cavity closing at the cone-cylinder bodies is calculated. It is shown that the supercritical ventilation rates are still limited.