Общая характеристика течений и принципы построения расчётных моделей

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПРИ ВХОДЕ ТЕЛ В ЖИДКОСТЬ

Тема 9. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ПРИ СКОРОСТНОМ ВХОДЕ ТЕЛ В ВОДУ

Вопросы для самопроверки по ТЕМЕ № 10

1. Кавитация. Формы кавитации.
2. Приведите гипотезы зарождения кавитации.
3. Опишите явления перехода течения к развитой кавитации. Расчёт начала кавитации.
4. Стационарность и нестационарность каверн.
5. Приведите примеры основных схем каверн.
6. Каверны с отрицательными и положительными числами кавитации.
7. Формирование формы каверны на начальном и основном участке.
8. В чём состоит принцип независимости расширения каверны?
9. Особенности каверны в тяжёлой жидкости. Три типа деформаций профиля каверны.
10. Перечислите способы образование ветилирумых каверн. Физический смысл коэффициента расхода газа.

(Лекций 4 ч., СРС 4 ч.)

Удар плавающего тела о неподвижную жидкость. Отличие удара от погружения тела в жидкость. Различные стадии погружения.

Кавернообразование при входе тел в воду. Поверхностное и глубинное смыкание. Нагрузки на переходной стадии.

Проникание плоского контура. «Ударный» принцип погружения тел в воду. Кинематическое условие Вагнера. Частные случаи решения задачи проникания методом разложения в ряды. Ударные нагрузки при погружении клина, круга.

Вертикальное погружение в воду тел вращения. Погружение заостренных тел вращения. Расчетные формулы для нагрузок при проникании острых конусов, цилиндрического тела с конической носовой частью.

Погружение затупленных тел вращения. Расчетные формулы при проникании тупых конусов, сферы. Принцип эквивалентного тела.

Несимметричное погружение в воду тел вращения. Влияние угла атаки и угла наклона траектории на гидродинамические нагрузки при погружении тонких заостренных и затупленных тел. Гидродинамические нагрузки при несимметричном входе диска, конусов, сферических сегментов

Удар круга о криволинейную свободную поверхность.

Влияние сжимаемости воды на ударные нагрузки при входе тел в воду.

Скоростной вход тел в жидкость вызывает сложное течение последней, характеризующееся нестационарностью, сильной деформацией свободной поверхности в окрестности погружающегося тела, образованием и разрушением каверн, формированием брызговых струй, смыканием и дроблением поверхностного всплеска. Течения, как правило, имеют пространственный характер и существенно зависят от конфигурации тела и его ориентации относительно вектора скорости, а также от ориентации вектора скорости относительно свободной поверхности жидкости в момент приводнения.

Для гидромеханики наиболее характерен подход изучения скоростного входа тел в воду при гипотетически заданной кинематике погружающегося тела. Обычно выделяют два случая: погружение с постоянной скоростью и погружение с переменной скоростью. Случай погружения с постоянной скоростью является достаточно распространенным, а поэтому важным для практик. С другой стороны, знание гидродинамической нагрузки при постоянной скорости зачастую позволяет произвести оценку нестационарной состав­ляющей гидродинамической силы.

Реальную кинематику и динамику погружающегося тела необходимо определять путем совместного решения уравнений гидромеханики и динамики твердого или упругого тела. Обычно такие задачи составляют содержание курсов теории достижения. Однако экспериментальные значения гидродинамических нагрузок при скоростном входе тел в воду часто определяют методом свободного бросания или метания моделей. В этом случае идентификация гидродинамических нагрузок неразрывно связана с анализом движе­ния моделей.