Форма каверны на начальном участке

Полуэмпирические методы расчета.

Анализ снимков кавитационных течений при σ>0 позволяет выделить три характерных участка конфигурации каверны. Первый из них – начальный – непосредственно примыкает к кавитатору и имеет небольшую протяженность, соизмеримую с размерами самого кавитатора. Далее вниз по потоку следует основной участок, который простирается приблизительно на три четверти от теоретически определяемой длины каверны. Реальная граница каверны на заключительном кормовом участке сильно размыта и расчетным путем не определяется. Каждый из выделенных участков характеризуется своеобразием физических процессов, определяющих конфигурацию каверны. Таким образом появляется возможность выполнить анализ течения на каждом из участков отдельно, а затем полученные результаты срастить. Основной становится схема составной каверны.

Понятие начального участка относится к кавернам за сильно затупленными кавитаторами (конусами) или кавитаторами пластинчатого типа (дисками).

Меридиональное сечение начального участка каверны харак­теризуется большой кривизной. Жидкие частицы на кромках ка­витатора обладают значительными радиальными скоростями. Под действием же набегающего потока направление их движения после срыва быстро изменяется в сторону продольной оси. Последу­ющее расходование кинетической энергии, запасенной жидкостью на кавитаторе, на преодоление перепада давления формирует основной участок каверны. Из сказанного ясно, что определяющим фактором формирования начального участка является начальная кинетическая энергия жидкости, зависящая прежде всего от формы кавитатора, а не перепад давления . Таким образом, можно с большей достоверностью предположить, что форма начального участка не зависит от числа кавитации.

Теоретический анализ дает профиль каверны в виде степенной функции. Поэтому на начальном участке примем

, (7.65)

где координата ξ отсчитывается от плоскости кавитатора. Протяженность начального участка приблизительно равна двум радиусам насадка R_н. Формула (7.65) при ξ₁ = 2R_н дает R₁≈2R_н.

В случаях, когда кавитатор отвечает требованиям «тонкости», т.е. наклон его образующей к набегающему потоку в зоне отрыва невелик, надобность в рассмотрении начального участка отпадает, так как разворот потока непосредственно за плоскостью срыва мал.