Способ моделирования процесса кавитации

 

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КАВИТАЦИИ путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения кавитационной стойкости образца, фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием врздействуияцих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременньм фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца. 40 « 3 01 00 Ob

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3546593/25-06 (22) 02.02.83 (46) 07.07.85. Бюл. Ф 25 (72) Г.В.Дрейден, Ю.И.Островский и М.И.Этинберг (71) Производственное объединение турбостроения "Ленинградский металлический завод" и Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе (53) 620.178.119(088.8) (56) 1 ° Дрейден. Г.В,, Островский Ю.И., Этинберг М.И. Экспериментальное исследование взаимодействия кавитационных пузырьков между собой и с преградой. — Журнал технической физики, т.51, 1981, N 11, с,23372344.

„„SU„„,1165986 A (54) (57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕС.

СА КАВИТАЦИИ путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения точности определения кавитационной стойкости образца, фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием воздействующих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременным фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца.

М

116

20

Изобретение относится к моделированию процесса кавитации и может быть использовано при изучении кавитационной, стойкости конструкционных материалов, 5

Известен способ моделирования процесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов (13.

Однако известный способ не обеспечивает достаточно высокой точности определения кавитационной.стойкости материалов, поскольку кавитационное воздействие производится 15 путем схлопывания кавитационных пузырьков и непосредственного их взаимодействия с испытуемым образцом и имеет недостаточно высокую концентрацию подводимой энергии.

Цель изобретения — повышение точности определения кавитационной стойкости образца.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу моделирования 25 процесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, их фокусирование осуществляют с образованием воздействующих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременным фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца.

На чертеже представлено устройство для моделирования процесса кавитации.

Устройство содержит импульсные лазеры 1-3, объективы 4-6, синхрони- зирующее устройство 7,кювету 8 с жидкостью и помещенным в нее испытуемым образцом 9.

Способ осуществляется следующим образом. 45

Одновременно вырабатываемые с помощью синхронизирующего устройст« ва 7 лазерные импульсы от лазеров 1-.

3 фокусируют объективами 4-6 в три эоны жидкостй в кювете 8 на заданном расстоянии от поверхности испытуемого образца 9, помещенного в нее.

При этом фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием воздействующих на образец 9 ударных волн путем пробоя жидкости.

В -результате одновременного образования ударных волн от трех лазерных

5986. г импульсов на заданном расстоянии от поверхности испытуемого образца 9 они встречаются на этой поверхности практически в одной точке, и давление ударной волны в этой. точке возрастает в три раза.

Расстояние 1 от поверхности испытуемого образца 9 до зон, в которые фокусируются лазерные импульсы, должно удовлетворять следующему соотношению

d4ус с

-г где d — диаметр каустики фокусирующей оптической системы с объективами 4-6; с — коэффициент, зависящий от энергии лазерного излучения, Ь вЂ” предел текучести материала образца 9.

Для разрушения материала пбд действием ударной волны необходимо, чтобы давление на ее фронте было равно или больше, чем предел текучести образца 9 — . Давление на т фронте волны пропорционально энергии лазерного импульса и линейно убывает с увеличением расстояния от точки образования ударной волны, поэтому с при I > — образец 9 не разрушается. т

При Х (— образец 9 разрушается не

2 только ударными волнами, но и непосредственно термическим воздействием лазерного излучения, что нарушает достоверность определения кавитационной стойкости образца 9.

При использовании предлагаемого способа выполняются все три условия, характеризующие кавитационную эрозию, — мгновенность приложения нагрузки, ее периодичность и локальность..

Кроме того, параметры ударной волны от одновременного фокусирования лазерных импульсов в три зоны жидкости имеют следующие значения: давление на фронте ударной волны порядка

100 ИПа, энергия ударной волны порядка 10" Дж, скорость распростране- . ния волны порядка 2000 м/с, длительность воздействия на образец 9 поряд. ка 10 с, т.е. испытуемый образец разрушается под действием гидравлических ударов с теми же параметрами, которые возникают при кавитационной эрозии в натурных условиях в результате согласованного схлопывания

Использование изобретения позволит повысить точность определения кавитационной стойкости конструкциСоставитель М.Классон

Тежред О.Неце Корректор Л,Пилипенко

Редактор Р.Цицика

Заказ 4304/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патейт", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

3 11б5986 4 значительного количества кавитацион- онных материалов путем приближения ных пузырьков, параметров .ударных волн, воздействующих на испытуемый образец, к параметрам ударных волн, возникающих при кавитационной эрозии в натурных условиях.