Визначення механізму генерування кавітаційних коливань тиску в дросельних пристроях при високонапірному дроселюванні рідини

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309656

Ключові слова:

кавітаційна т ечія, пульсації тиску, перепад тиску, дискретний струмінь, високонапірне дроселювання

Анотація

Об’єктом дослідження є процес генерування кавітаційних коливань тиску за дросельним пристроєм при високонапірному дроселюванні рідини. В роботі вирішувалась проблема розрахунку розмаху кавітаційних коливань тиску при високонапірному дроселюванні рідини. Встановлено, що кавітаційні коливання тиску є наслідком співударянь дискретних мас  транзитного струменю рідини у області відновлення тиску. Розмах кавітаційних коливань тиску досягає значень тиску на вході в дросельний пристрій. Смуга частот кавітаційних коливань тиску знаходиться в межах від 1,5–20 кГц і вище. При високонапірному дроселюванні рідини утворюються приєднані каверни до поверхні дросельного каналу, каверни, що переміщуються і дрібні бульбашки у транзитному потоці. Каверни, що переміщуються, стискають транзитний потік і ділять його на окремі блоки рідини. У області відновлення тиску відбувається захлопування каверн, що переміщуються і співударяння дискретних блоків рідини. Це спричиняє високочастотні коливання тиску. Особливостями отриманих результатів є можливість оцінки розмаху кавітаційних коливань тиску в залежності від перепаду тиску на дросельному пристрої. При збільшенні протитиску на дросельному пристрої амплітуда кавітаційних коливань тиску зменшується і смуга частот зміщується у високочастотну область. Отримані результати дозволяють розрахувати розмах кавітаційних коливань, спрогнозувати розвиток кавітаційної ерозії матеріалів в залежності від параметрів дроселювання робочої рідини. Результати роботи використовуються при розробці апаратів для  очищення виробів від забруднень, для визначення об’ємного вмісту води у авіаційному паливі, для інтенсифікації технологічних процесів у хімічній і харчовій промисловостях

Біографії авторів

Тарас Валерійович Тарасенко, Національний авіаційний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра гідрогазових систем

Валерій Миколайович Бадах, Національний авіаційний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра гідрогазових систем

Микола Григорович Макаренко, Національний авіаційний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра комп’ютерних технологій дизайну і графіки

Павло Володимирович Лук’янов, Національний авіаційний університет

Кандидат фізико-математичних наук

Кафедра гідрогазових систем

Ігор Володимирович Дубковецький, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра процесів і апаратів харчових виробництв

Посилання

  1. Glazkov, M., Lanetskiy, V., Makarenko, N., Chelyukanov, I. (1987). Kavitatsiya v zhidkostnyh sistemah vozdushnyh sudov. Kyiv: KIIGA, 64.
  2. Zheng, X., Wang, X., Lu, X., Zhang, Y., Zhang, Y., Yu, J. (2023). An Experimental Study of Cavitation Bubble Dynamics near a Complex Wall with a Continuous Triangular Arrangement. Symmetry, 15 (3), 693. https://doi.org/10.3390/sym15030693
  3. Ohl, C., Linbau, O., Lauterborn, W., Philipp, A. (1998). Details of asymmetric bubble collapse. Third international Symposium on Cavitation. Band 1. Grenoble, 39–44.
  4. Osterland, S., Müller, L., Weber, J. (2021). Influence of Air Dissolved in Hydraulic Oil on Cavitation Erosion. International Journal of Fluid Power, 22 (3), 373–392. https://doi.org/10.13052/ijfp1439-9776.2234
  5. Glazkov, M., Tarasenko, T. (2003). Vliyanie rezhimov drosselirovaniya na lokalizatsiyu i intensivnost' erozii gidroapparatury v potoke zhidkosti. Promyslova hidravlika i pnevmatyka, 2, 43–46.
  6. Knepp, R., Deyli, L., Hemmit, F. (1974). Kavitatsiya. Moscow: Mir, 679.
  7. Tarasenko, T., Badakh, V. (2017). Cavitation Liquid Leakage through Throttle Device. Mechanics and Advanced Technologies, 3 (81), 82–91. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.81.117480
  8. Hlazkov, M., Lanetskyi, V., Tarasenko, T. (2007). Matematychna model rozmakhu kavitatsiynykh pulsatsiy tysku. Materialy IX mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsiyi «Avia - 2007». Vol. 2. Kyiv: NAU, 60–62.
  9. Soyama, H., Hoshino, J. (2016). Enhancing the aggressive intensity of hydrodynamic cavitation through a Venturi tube by increasing the pressure in the region where the bubbles collapse. AIP Advances, 6 (4). https://doi.org/10.1063/1.4947572
  10. Tarasenko, T., Badach, V., Puzik, O. (2013). Functional units based on cavitation effects for hydraulic systems of vehicles. Science – Future of Lithuania: 16th Conference for Junior Researchers. Vilnius, 50–54.
  11. Xu, X., Fang, L., Li, A., Wang, Z., Li, S. (2021). Numerical Analysis of the energy loss mechanism in cavitation flow of a control valve. International Journal of Heat and Mass Transfer, 174, 121331. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121331
  12. Li, M., Yang, G., Wu, G., Li, X. (2020). Oxidative Deterioration Effect of Cavitation Heat Generation on Hydraulic Oil. IEEE Access, 8, 119720–119727. https://doi.org/10.1109/access.2020.3005636
  13. Zhang, H., Chen, G., Wu, Q., Huang, B. (2022). Experimental investigation of unsteady attached cavitating flow induced pressure fluctuation. Journal of Hydrodynamics, 34 (1), 31–42. https://doi.org/10.1007/s42241-022-0003-x
  14. Ferrari, A. (2017). Fluid dynamics of acoustic and hydrodynamic cavitation in hydraulic power systems. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 473 (2199), 20160345. https://doi.org/10.1098/rspa.2016.0345
  15. Simpson, A., Ranade, V. V. (2018). Modeling hydrodynamic cavitation in venturi: influence of venturi configuration on inception and extent of cavitation. AIChE Journal, 65 (1), 421–433. https://doi.org/10.1002/aic.16411
  16. Echouchene, F., Belmabrouk, H. (2022). Analysis of Geometric Parameters of the Nozzle Orifice on Cavitating Flow and Entropy Production in a Diesel Injector. Applications of Computational Fluid Dynamics Simulation and Modeling. https://doi.org/10.5772/intechopen.99404
  17. Pilipenko, V. (1989). Kavitatsionnye kolebaniya. Kyiv: Naukova dumka, 316.
  18. Oba, R., Ito, Y., Miyakura, H., Higuchi, J., Sato, K. (1987). Stochastic behavior (randomness) of acoustic pressure pulses in the near-subcavitating range. JSME International Journal, 30 (262), 581–586. https://doi.org/10.1299/jsme1987.30.581
  19. Khozaei, M. H., Favrel, A., Miyagawa, K. (2022). On the generation mechanisms of low-frequency synchronous pressure pulsations in a simplified draft-tube cone. International Journal of Heat and Fluid Flow, 93, 108912. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2021.108912
  20. Tarasenko, T. V., Badach, V. M. (2019). Investigation of localization and intensity of calculative erosion in high-speed droselidation of liquid in hydrocontrol devices. Problems of Friction and Wear, 2 (83), 93–103. https://doi.org/10.18372/0370-2197.2(83).13697
  21. Khavari, M., Priyadarshi, A., Morton, J., Porfyrakis, K., Pericleous, K., Eskin, D., Tzanakis, I. (2023). Cavitation-induced shock wave behaviour in different liquids. Ultrasonics Sonochemistry, 94, 106328. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106328
  22. Melissaris, T., Schenke, S., van Terwisga, T. J. C. (2023). Cavitation erosion risk assessment for a marine propeller behind a Ro–Ro container vessel. Physics of Fluids, 35 (1). https://doi.org/10.1063/5.0131914
  23. Joshi, S., Franc, J. P., Ghigliotti, G., Fivel, M. (2019). SPH modelling of a cavitation bubble collapse near an elasto-visco-plastic material. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 125, 420–439. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2018.12.016
  24. Magnotti, G. M., Battistoni, M., Saha, K., Som, S. (2020). Development and validation of the cavitation-induced erosion risk assessment tool. Transportation Engineering, 2, 100034. https://doi.org/10.1016/j.treng.2020.100034
  25. Shi, H., Li, M., Nikrityuk, P., Liu, Q. (2019). Experimental and numerical study of cavitation flows in venturi tubes: From CFD to an empirical model. Chemical Engineering Science, 207, 672–687. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.07.004
Визначення механізму генерування кавітаційних коливань тиску в дросельних пристроях при високонапірному дроселюванні рідини

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-29

Як цитувати

Тарасенко, Т. В., Бадах, В. М., Макаренко, М. Г., Лук’янов, П. В., & Дубковецький, І. В. (2024). Визначення механізму генерування кавітаційних коливань тиску в дросельних пристроях при високонапірному дроселюванні рідини. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (130), 21–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309656

Номер

Том 4 № 7 (130) (2024): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Taras Tarasenko, Valerii Badakh, Mykola Makarenko, Pavel Lukianov, Igor Dubkovetskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.