Верификация результатов численного моделирования и экспериментальных данных влияния кавитации на гидродинамические характеристики струйного потока

Выполнены экспериментальные исследования кавитации струйного потока при истечении жидкости из конического сопла в затопленное пространство в целях определения параметров изменения полного давления вдоль оси струи, статического — в ее сечении и геометрии области кавитации. Результаты сопоставлены с компьютерной моделью, полученной с помощью программного пакета ANSYS CFX, при гидродинамических параметрах и размерах сопла, полностью соответствующих параметрам эксперимента. За исключением некоторых отклонений в областях проявления наибольшей кавитации, численное моделирование хорошо согласуется с экспериментальными данными, что позволяет в дальнейшем использовать расчетные данные, полученные в ANSYS CFX, для анализа качества кавитаторов и прогнозирования разрушительной способности кавитационного потока

Литература

[1] Промтов М.А. Перспективы применения кавитационных технологий для интенсификации химико-технологических процессов // Вестник ТГТУ. 2008. Т. 14. № 4. С. 861–869.

[2] Федоткин И.М., Гулый И.С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности. Ч. 2. Киев: АО «ОКО», 2000. 898 с.

[3] Ахметов Ю.М., Калимуллин Р.Р., Константинов С.Ю., Хакимов Р.Ф., Целищев Д.В. Исследование гидродинамических и термодинамических процессов высоконапорного многофазного вихревого течения жидкости // Вестник УГАТУ. 2012. Т. 16. № 2 (47). С. 163–168.

[4] Промтов М.А., Акулин В.В. Механизмы генерирования тепла в роторном импульсном аппарате // Вестник ТГТУ. 2006. Т. 12. № 2А. С. 364–369.

[5] Родионов В.П. Струйная суперкавитационная эрозия. Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2005. 223 с.

[6] Родионов В.П. Суперкавитационная струйная экотехнология водолазных работ. Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2015. 160 с.

[7] Ладенко А.А., Родионов В.П., Ладенко Н.В. Суперкавитационная технология очистки систем водоотведения // Научно-технический журнал «Энергоснабжение и водоотведение». 2016. Т. 103. №5. С. 77–79.

[8] 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.

[9] ANSYS CFX. Computer simulation helps design more efficient water pumps // World Pumps. 2004. No. 453. P. 32–34. DOI: 10.1016/S0262-1762(04)00228-7

[10] Tsutsumi K., Watanabe S., Tsuda S., Yamaguchi T. Cavitation simulation of automotive torque converter using a homogeneous cavitation model // European Journal of Mechanics — B/Fluids. 2017. Vol. 61. No. 2. P. 263–270. DOI: 10.1016/j.euromechflu.2016.09.001

[11] Алексенский В.А., Жарковский А.А., Пугачев П.В. Расчетное определение кавитационных характеристик центробежных насосов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 1 (2). С. 411–414.

[12] Алексеев Д.П., Кузьмин А.В., Чулюнин А.Ю. Численное моделирование кавитации в центробежном насосе // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. Т. 24. № 5. С. 121–125.

[13] Хафизов Ф.Ш., Александров А.А., Сущев С.П., Абуталипова Е.М., Хафизов И.Ф. Моделирование и метод расчета кавитационно-вихревого аппарата // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1. C. 78–91. DOI: 10.18698/1812-3368-2017-1-78-91

[14] Likhachev D.S. CFD of stationary supercavitating evaporator with steam extraction in constrained stream // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2011. No. 4. Р. 474–488.

[15] Калимуллин Р.Р., Яминова Е.М., Шестерякова Н.В. Выбор модели турбулентности при моделировании вихревого течения жидкости в теплогенераторе // Гидравлика. 2016. № 1. С. 60–66.

[16] Константинов С.Ю. Методики аналитического и численного расчета гидравлических характеристик и конструктивных параметров струйно-кавитационного стабилизатора расхода: Дис. … канд. техн. наук. Уфа, 2015. 131 с.

[17] Смородов Е.А., Галиахметов Р.Н., Ильгамов М.А. Физика и химия кавитации. М.: Наука, 2008. 226 с.