Расчет нестационарных течений жидкости с кавитацией

Abstract

В работе обсуждаются проблемы расчета нестационарных движений жидкости с кавитацией. Рассматривается несколько моделей кавитации, базирующихся на представлениях о сплошной среде. Подробно анализируются две модели кавитации, основанные на постоянстве давления и скорости звука в зоне кавитации. Предложена разностная схема с искусственной вязкостью, свободная от недостатков, присущих другим схемам. Результаты расчетов для разных моделей кавитации сравниваются с аналитическим решением. Приведены результаты расчетов течений с кавитацией в различных гидроимпульсных установках: генераторе импульсных струй, гидропушке ударного действия, установке сжатия, пресс-пушке и установке для определения динамической прочности воды на растяжение.

У роботi обговорюються проблеми розрахунку нестацiонарних течiй рiдини з кавiтацiєю. Розглядається кiлька моделей кавiтацiї, що базуються на уявленнях про суцiльне середовище. Докладно аналiзуються двi моделi кавiтацiї, заснованi на сталостi тиску i швидкостi звуку в зонi кавiтацiї. Рiзницева схема зi штучною в'язкiстю, яка запропонована у роботi, вiльна вiд недолiкiв, властивих iншим схемам. Результати розрахункiв для рiзних моделей кавiтацiї порiвнюються з аналiтичним рiшенням. Приведено результати розрахункiв течiй з кавiтацiєю в рiзних гiдроiмпульсних установках: генераторi iмпульсних струменiв, гiдропушцi ударної дiї, установцi стиску, прес-пушцi та установцi для визначення динамiчної мiцностi води на розтягання.

In the paper, problems of the liquid pulse and wave movements calculation accompanying the unsteady cavitation are discussed. Some models of the cavitation based on representations about a continuous medium are considered. Two models that are based on a constancy of i) pressure and ii) the sound speed in the cavitation zone are analyzed in details. A new numerical scheme that is free from the listed lacks is offered. It is based on introduction of an artificial viscosity in the movement equations of an ideal compressed liquid. The results of calculations for different cavitation models are compared with analytical solutions. The calculation results for various hydro-pulse installations are given: a generator of pulse jets, percussive hydro-gun, installation of compression, press-gun, and installation for determination of the water dynamic stretching durability.