Experimental and Numerical Investigation of the Cavitation-Induced Suction Effect

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

The generation of the suction force between a rigid cylindrical frame constricting a submerged cavitating jet and a solid surface is considered. The separation force needed to overcome the suction effect is experimentally determined in a specially developed setup. The dependences of the suction force on the frame diameter and the distance from the nozzle cavitator are obtained using numerical modeling. The volume fraction of the vapor phase inside the frame and the static pressure along the suction surface are calculated. The mechanism of the appearance of the effect and the criteria of its vanishing are explained on the basis of the data obtained.

Негізгі сөздер

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

A. Ukolov

Kerch State Naval Technological University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ukolov_aleksei@mail.ru
Ресей, Kerch, 298309

V. Rodionov

Kerch State Naval Technological University

Email: vik-rodio@yandex.ru
Ресей, Kerch, 298309

Әдебиет тізімі

  1. Родионов В.П. Струйная суперкавитационная эрозия. Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2005. 223 с.
  2. Старовойтов П.П., Уколов А.И., Родионов В.П. Инновационный инструмент подводной очистки // Вестник КГМТУ. Сер. Морские технологии. 2019. № 4. С. 105–117.
  3. Родионов В.П. Суперкавитационная струйная экотехнология водолазных работ. Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2015. 160 с.
  4. Родионов В.П, Герасимов В.И. Технологии очистки поверхностей корпусов судов от наслоений и обрастаний. М.: Эдитус, 2022, 190с.
  5. Chena F., Wanga H., Yin S., Huang S., Tang Q., Luo H. Cavitation water-suction polishing of metallic materials under negative-pressure effect // J. Mater. Process. Technol. 2019. V. 273. P. 116257. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116257.
  6. Ma X., Meng X., Wang Y., Peng X. Suction effect of cavitation in the reverse-spiral-grooved mechanical face seals // Tribol. Int. 2019. V. 132. P. 142–153. doi: 10.1016/j.triboint.2018.12.022
  7. Cross A.T., Sadeghi F., Cao L.J., Rateick R.G., Rowan S. Flow visualization in a pocketed thrust washer // Tribol. Trans. 2012. V. 55. № 5. P. 571–581. doi: 10.1080/10402004.2012.681343
  8. Zhang J, Meng Y. Direct observation of cavitation phenomenon and hydrodynamic lubrication analysis of textured surfaces // Tribol. Lett. 2012. V. 46. № 2. P. 147–158. doi: 10.1007/s11249-012-9935-6
  9. Санкин Г.Н., Малых Н.В. Сила, действующая на цилиндр при ультразвуковой кавитации // ЖТФ. 2005. Т. 75. № 7. С. 101–105.
  10. Валюхов С.Г., Кретинин А.В., Галдин Д.Н., Баранов С.С. Оптимизационное проектирование проточной части магистрального нефтяного насоса с использованием TURBO инструментов ANSYS // Насосы. Турбины. Системы. 2015. T. 14. № 1. С. 56–68.
  11. Tsutsumi K., Watanabe S., Tsuda S., Yamaguchi T. Cavitation simulation of automotive torque converter using a homogeneous cavitation model // Eur. J. Mech. B Fluids. 2017. Vol. 61. № 2. P. 263–270. doi.org/10.1016/j.euromechflu.2016.09.001
  12. Уколов А.И., Родионов В.П., Старовойтов П.П. Моделирование колеса центробежного насоса с максимальным эффектом кавитации // Научно-технический вестник ИТМО. 2017. Т. 17. № 5. С. 910–919. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-5-910-919
  13. Bakir F., Rey R., Gerber A.G., Belamri T., Hutchinson B. Numerical and experimental investigations of the cavitating behavior of an inducer // Int. J. Rotating Machinery. 2004. V. 10. P. 15–25. doi: 10.1080/10236210490258034
  14. Уколов А.И., Родионов В.П. Верификация результатов численного моделирования и экспериментальных данных влияния кавитации на гидродинамические характеристики струйного потока // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2018. № 4. T. 79. С. 102–114. doi: 10.18698/1812-3368-2018-4-102-114
  15. Charriere B., Goncalves E. Numerical investigation of periodic cavitation shedding in a Venturi // Int. J. Heat Fluid Flow. 2017. V. 64. P. 41–54. doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2017.01.011
  16. Omelyanyuk M., Pakhlyan I., Ukolov A., Bukharin N., El Hassan M. Experimental and numerical study of cavitation number limitations for hydrodynamic cavitation inception prediction // Fluids. 2022. V. 7. № 6. P. 198. doi: 10.3390/fluids7060198
  17. Wang X., Chen Y., Li M., Xu Y., Wang B., Dang X. Numerical investigation of the cavitation performance of annular jet pumps with different profiles of suction chamber and throat inlet // Eng. Appl. Comput. Fluid Mech. 2020. V. 14. № 1. P. 1416–1428. doi: 10.1080/19942060.2020.1824875
  18. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA J. 1994. V. 32. P. 1598–1605. doi: 10.2514/3.12149

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Installation for studying the suction force of the device to the surface (a) and a scheme for creating a cavitating jet in a confined space (b).

Жүктеу (223KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Geometry and dimensions of the modeling area (a); verification of the independence of the results from the cell size (b).

Жүктеу (137KB)
Метадеректер
4. 3. Experimental (a) and numerical (b) dependence of the separation force Fw on the distance h for different diameter values of the cylindrical body d1.

Жүктеу (200KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Dependence of the separation force Fw on the distance x (a) and the inlet pressure P0 (b) at different values of the diameter of the cylindrical body d1.

Жүктеу (227KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Photo of the outflow of a jet cavitation submerged stream from the cavitator nozzle to the surface (a); distribution of the volume fraction of the vapor phase inside the device body (b).

Жүктеу (264KB)
Метадеректер
7. 6. The dependence of the static pressure P on the y coordinate for different values of the distance h.

Жүктеу (111KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024