Хитрых Д.П., Маламанов С.Ю., Павловский В.А. «К вопросу построения имитационной модели водяной системы пожаротушения судна» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 210-215 (2019)

Представлены результаты численных расчетов гидравлических и кавитационных характеристик шарового крана, выполненных с целью построения ROM-модели арматуры для последующего использования ROM-модели в виде FMU-блока в глобальной системной модели водяной пожарной системы судна. Проведено исследование возможности двустороннего сопряжения (co-simulation) системного теплогидравлического кода Flownex c газодинамическим решателем ANSYS CFX. Для расчета кавитации применялась стандартная модель Zwart et al. Использовалась вихреразрешающая модель турбулентности SBES c подсеточной моделью WALE. Для оценки акустических характеристик арматуры использовался интегральный метод Фокса Вильямса–Хокингса. Спектры пульсаций давления в дальнем акустическом поле вычислялись на основе быстрого преобразования Фурье. Разработанный метод генерации ROM-моделей элементов гидравлических сетей на базе многофакторных численных расчетов в ANSYS.

Хитрых Д.П., Маламанов С.Ю., Павловский В.А. «Численное исследование кавитации и кавитационного шума в трубопроводе с дроссельной шайбой» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 216-223 (2019)

Представлены результаты численного моделирования кавитации и кавитационного шума в трубопроводе с дроссельной шайбой. Исследование влияния кавитации на акустические колебания и резонансные явления позволяют лучше понять механизм генерации шума, который сопровождает кавитационные течения в дроссельных каналах. Для расчета кавитационного шума применялся интегральный метод Фокса Вильямса–Хокингса. Спектры пульсаций давления в дальнем акустическом поле вычислялись на основе быстрого преобразования Фурье. Для получения информации о нестационарных характеристиках потока при моделировании на основе SAS-SST модели турбулентности и для расчета шума набиралась статистика, временная протяженность которой составляла 0.15 сек. LES расчеты кавитационного течения в канале с дросселем были выполнены на основе решения двухмерных уравнений с учетом осевой симметрии. Результаты численных расчетов, выполненных с помощью LES/FWH и SAS/FWH методов, сравниваются с доступными экспериментальными данными.

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Волновая динамика покрытых оболочкой включений в вязкоупругой среде» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 4, с. 22-30 (2020)

Получено модифицированное уравнение Рэлея–Лэмба, учитывающее радиальные колебания покрытой вязкоупругой оболочкой капли жидкости, в центре которой находится пузырек газа и которая помещена в вязкоупругую среду. Для случая малых колебаний включения решена задача о теплообмене между газом, жидкой фазой, вязкоупругой оболочкой и несущей жидкостью. Выведено дисперсионное уравнение для пузырьковой среды. Исследовано влияние оболочки включений, вязкоупругости несущей фазы на динамику акустических волн. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.

Аганин А.А., Ганиев О.Р., Давлетшин А.И., Украинский Л.Е. «Оценка тепловой и акустической энергий при схлопывании кавитационного пузырька» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 5, с. 3-10 (2020)

Приводятся результаты численного исследования тепловой и акустической энергий, выделяемых при схлопывании одиночного сферического кавитационного пузырька в воде при давлении 10 бар и температуре 20°С. В используемой модели принимаются во внимание теплопроводность пара в пузырьке и окружающей жидкости, теплообмен, испарение/конденсация на поверхности пузырька, сжимаемость жидкости. Преобразование механической энергии в тепловую за счет вязкости жидкости не учитывается. Показано, что при схлопывании пузырька энергия акустического излучения, обусловленного радиальными пульсациями пузырька, примерно в 9 раз больше энергии, затрачиваемой на нагрев жидкости. Величина этих энергий изменяется пропорционально кубу начального радиуса пузырька.

Нигматулин Р.И., Аганин А.А., Топорков Д.Ю. «Зависимость коллапса парового пузырька в горячем тетрадекане от давления жидкости» Теплофизика и аэромеханика, № 6, с. 931-940 (2019)

Рассматриваются особенности коллапса парового пузырька в горячем тетрадекане (с температурой 663 K) в зависимости от давления жидкости в диапазоне от 13 до 100 бар. В начале коллапса пар в пузырьке находится в состоянии насыщения с давлением 10,3 бар, начальный радиус пузырька принят равным 500 мкм. Показано, что при давлении жидкости менее 13 бар сильное сжатие пара в пузырьке реализуется близким к однородному, а при более высоких значениях давления сжатие реализуется посредством образующихся в пузырьке радиально схождящихся изэнтропических (при 14–18 бар) и ударных (начиная с 19 бар) волн. Проведено сопоставление степеней сжатия пара, оцениваемых по его давлению, плотности и температуре на границе малой центральной области пузырька радиусом 0,25 мкм, с теми степенями сжатия пара, что реализуются при коллапсе аналогичного парового пузырька в холодном ацетоне при температуре 273 K, соответсвующей известным экспериментам по акустической кавитации дейтерированного ацетона. Установлено, что степени сжатия, сравнимые с достигаемыми в случае ацетона при давлении 15 бар, равном амплитуде акустического воздействия в указанных экспериментах, достигаются в случае тетрадекана при давлении 70 бар. При этом максимальная скорость коллапса пузырька в тетрадекане оказывается в 10 раз меньше, чем в ацетоне (110 м/с против 1100 м/с).

Юр Г.С., Пинясов С.В. «Численное исследование процесса кавитации в капле жидкости» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 3, с. 53-56 (2019)

Выполнен анализ рабочего процесса в судовых дизелях при работе на тяжелых топливах. Показано, что одним из наиболее эффективных способов интенсификации смесеобразования и горения распыленного топлива является применение процесса внутрикапельной кавитации. Гидродинамические, кумулятивные, тепловые и другие эффекты, имеющие место в процессе кавитации обладают большой разрушительной силой. В процессе кавитации происходит газификация жидких высокомолекулярных соединений с образованием химически активных элементов, которые являются промоторами процесса горения. На основе предложенной математической модели проведено численное исследование траектории движения границы парогазового пузырька, находящегося внутри капли топлива. Определено, что для захлопывания пузырька необходимо преодолеть порог кавитационной прочности жидкости. Для принятых для расчета внешних условий, амплитуда пульсаций газовой среды для капли жидкости, в которой находится парогазовый пузырей должна превышать 0,2 МПа.

Ганиев Р.Ф., Ильгамов М.А. «Динамика кавитационной полости и кавитационное разрушение» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 1, с. 3-14 (2019)

Рассматривается движение столба жидкости в вертикальной трубе, вызванное движущимся поршнем, контактирующим с ее нижней границей. Задается закон движения поршня, исходя из экспериментальных данных. Ускорение поршня превосходит гравитационное ускорение. Допускается отрыв жидкости от поршня и изменение объема кавитационной полости. Предложена простейшая модель явления. Приводится качественное аналитическое решение одномерной задачи и сравнение с данными эксперимента. Определяется давление при схлопывании полости, последующие упругие колебания днища трубы и возникающие напряжения.