Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:
Проблема кавитационного разрушения, возникающая в ряде задач поведения реальных жидкостей в условиях воздействия импульсных растягивающих напряжений, имеет фундаментальный характер.Знание механизмов,определяющих различные этапы этого процесса(необратимый рост кавитационных пузырьков до структуры с их плотной упаковкой,ее разрушения на жидкие фрагменты и формирование газо-капельного потока ), играет значительную роль во многих прикладных задачах, связанных с распылением жидкости. Экспериментальные исследования некоторых стадий этого процесса при взрывном нагружении жидких объёмов проведены в [1-6]. Однако, в такой постановке течение осложнялось неустойчивостью границ взрывной полости [1,2], вклад которой в разрушение оказался существенным. В настоящее время остаются невыясненными принципиальные детали процесса трансформации кавитирующей жидкости в пенную структуру с последующей инверсией в газокапельную систему, механизм формирования отколов в жидкостях [7,8]. Изучение этих вопросов связано с необходимостью разработки специальных методик, позволяющих' разрешать динамику зоны кавитации с высокой плотностью пузырьков.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию динамики формирования пузырьковой структуры в процессе разрушения жидкости на поздней стадии развития кави-тационной зоны вплоть до процесса фрагментизации.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: Анализ процесса развития кавитации в зависимости от параметров нагружения, определение условий разрушения, характерных времен процесса; исследование особенностей динамики структуры среды в процессе перехода к стадии фрагментизации.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ: В работе использован метод гидродинамической ударной трубки для генерации ударных волн в жидкости, методика импульсной рентгеновской и
оптической регистрации структуры кавитирующей жидкости, метод меток для регистрации массовых скоростей, цифровая обработка рентгеновских изображений, пьезодатчики для измерения профиля ударных волн.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА: Впервые для исследования процесса кавитации в жидкости применена импульсная рентгеновская съёмка. Установлено, что перед процессом фрагментизации кавитационтая зона приобретает ячеистую структуру типа пены.
В результате исследования процесса развития кавитации в зависимости от параметров нагружения по данным рентгенограмм определено пороговое значение плотности энергии ударной волны, превышение которой приводит к разрушению.
На основе исследования динамики распределения массовых скоростей в зоне кавитации с помощью специальных меток и импульсной рентгеновской съёмки экспериментально установлено, что переход к пенной структуре происходит в режиме инерционного растяжения.
Предложен метод определения пространственного распределения средней'плотности среды по фотометрическим данным рентгеновских снимков.
На основе обработки рентгеновских изображений получены серии полей плотности, показывающие, что в данном режиме нагружения эволюция зоны сопровождается формированием в ней пространственно-нерегулярных макроразрывов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ; Предложен метод нахождения пространственного распределения средней плотности среды на основе данных по плотности почернения оцифрованных рентгеновских изображений, который может быть использован для исследования структуры нестационарных течений оптически непрозрачных неоднородных сред. Полученные на основе обработки рентгеновских изображений данные по структуре зоны кавитации на поздней стадии её развития (формирование нерегулярных макроразрывов) дают уникальную информацию о состоянии среды перед процессом фрагментизации, которая необходима для выяснения механизма и построения модели разрушения.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Материалы диссертации докладывались на iutam симпозиуме по оптическим матодам в динамике жидкостей и твёрдых тел (Чехословакия 1984г. ), на конкурсе молодых учёных Института (1-я премия 1986 года) и конкурсе фундаментальных работ научной молодёжи СО АН СССР 1986 года (диплом второй степени), на Всесоюзном симпозиуме "Кавитация-89" (Одесса, 1989г), на 3-ей Международной конференции "Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике" (Новосибирск, 1990г ), и на 2-ом Международном iutam симпозиуме по волнам в паро- и газожидкостных системах (Киото,1994г).
ПУБЛИКАЦИИ: Основные результаты исследований по материалам диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
ОБЪЕМ РАБОТЫ: Диссертация состоит из введения (с обзором литературы), трех глав, приложения и выводов. Объём работы 92 страницы, Зі рисунок и одна таблица. Перечень литературы включает 80 наименований.