51
большое количество теоретических и экспериментальных исследований, ме-
ханизм такого разрушения до сих пор окончательно не выяснен. В качестве
рабочей теории принимают так называемую гидромеханическую теорию. Со-
гласно этой теории, кинетическая энергия массы жидкости, движущаяся с
большой скоростью к центру пузыря при его схлопывании, преобразуется в
сферическую ударную волну, которая механически воздействует на стенку и
приводит к разрушению ее поверхности.
Другим опасным следствием кавитации является ухудшение рабочих
характеристик гидромашин. Кавитационные зоны, возникающие в проточной
части гидромашин, изменяют их эффективную форму. Такие изменения не-
желательны и, хотя не разрушают лопасти турбин, сопровождаются допол-
нительными потерями механической энергии потока. В сочетании с затрата-
ми энергии на образование, развитие и разрушение кавитационных пузырь-
ков, это приводит к снижению к.п.д. гидромашин. Кроме этого из-за воздей-
ствия кавитации гибнет зоопланктон (совокупность животных микроорга-
низмов, живущих в водных глубинах и пассивно переносимых силой тече-
ния)
В связи с негативными последствиями кавитации, возникает необхо-
димость ее прогнозирования и предупреждения.
В простейших устройствах, таких как рассмотренное выше (это уст-
ройство в гидравлике называют расходомером Вентури, так как оно позволя-
ет по разности давления в сжатом и обычном сечениях определять расход
жидкости), можно расчетным путем установить безопасный режим работы,
если выполнять условие –
р
с
> р
н.п.
Что касается более сложных устройств,
например насосов, то здесь предсказать начало кавитации, используя расчет-
ные методы, не удается. В этом случае прибегают к определению экспери-
ментальным путем так называемых кавитационных характеристик и обяза-
тельно приводят их в паспорте насоса.
Кроме перечисленных отрицательных эффектов кавитация имеет и по-
ложительное применение, Так например она используются при очистке по-
верхностей от загрязнений и стирке с использованием ультразвука.
Гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлический удар.
На практике уже давно столкнулись с явлением резкого повышения
давления жидкости в трубопроводе после быстрого срабатывания запорного
устройства. Это явление назвали гидравлическим ударом (возможно потому,
что оно сопровождается звуком, сходным со звуком при ударе молотком по
твердому телу, и сильным сотрясением трубы). Возникновение гидроудара
часто приводило к аварии трубопровода и, поэтому, его исследованием зани-
мались многие. Однако, только Н.Е.Жуковскому удалось в 1898 году в пол-
ной мере выяснить существо физического процесса гидроудара и вывести
необходимые расчетные формулы.