Рассмотрен подход к решению проблемы снижения кавитационного разрушения двигателей внутреннего сгорания, судовых винтов, элементов гидротехнических сооружений путем привлечения современных представлений (принципы Онсагера и Пригожина) и аппарата неравновесной термодинамикидля управления кавитационным процессом. Считается, что представления о кавитации Релея и современные модификации не учитывают интерактивный, бифуркационный характер изменений свойств веществ и явлений кавитационного процесса. Визуализацией (голографией с экспозицией в 20 нс) кавитационной области обнаружены нитевидные протяженные кавитационные каверны, которые можно использовать для лавинной нуклеации и управления кавитацией. Объектом исследований является кавитационная область в воде и ее воздействие на твердую поверхность. Предметом исследований послужило обнаружениепузырьков в виде нитей на стадии растяжения жидкости и возможность их использования для снижения эрозионного эффекта кавитации. При проведении исследований были использованы следующие экспериментальные методы: высокоскоростная голографическая визуализациия, интерферография и акустическая кавитация. Приведено доказательство существования кавитационных «пузырьков» в виде нитей различных направления, вида и протяженности в фазе расширения кавитационной области. Обращается внимание на то, что при проведении эксперимента на стадиях сжатия кавитационной области такие«пузырьки» исчезли из поля зрения, что подтверждает факт их существования только в фазе расширения кавитационной области. Зафиксировано, что поперечный размер таких кавитационных нитей одинаков во всей фазе расширения. Теоретически и экспериментально обоснованы процессы и явления, проявляющиеся на стадиях расширения кавитационной области. Выявлено, что протяженные каверны можно использовать для лавинного зародышеобразования сферических «пузырьков» в целях управления процессом кавитации. Отмечается, что большие перспективы имеют современные оптические методы цифровой трассерной визуализации, которые позволяют детально увидеть стадии кавитационного процесса. Новый способ управления кавитационным процессом на базе проведенного исследования является альтернативой созданию дорогостоящих кавитационностойких материалов.
An approach to solving the problem of reducing cavitation destruction of internal combustion engines, ship propellers, elements of hydraulic structures by using modern (Onsager, Prigogine) concepts and apparatus of nonequilibrium thermodynamics to control the cavitation process is presented. It is believed that the ideas of Rayleigh cavitation and modern modifications do not take into account the interactive, bifurcation nature of changes in the properties of substances and phenomena of the cavitation process. Visualization (holography with an exposure of 20 NS) of the cavitation region revealed threadlike, extended cavitation caverns that can be used for avalanche nucleation and cavitation control. The object of research is the cavitation region in water and its effect on the solid surface. The subject of research is the detection of bubbles in the threads form at the stage of liquid stretching and the possibility of their use to reduce the erosive effect of cavitation. The following experimental methods are used in the research: high-speed holographic imaging, interferography and acoustic cavitation. The proof of existence of cavitation bubbles in the form of filaments of different direction, type and extent in the phase of expansion of the cavitation region is given. Attention is drawn to the fact that during the experiment at the stages of compression of the cavitation region, such «bubbles» disappeared from the field of view, which confirms the fact of their existence only in the phase of the cavitation region expansion. It is recorded that the transverse size of such cavitation filaments is the same throughout the expansion phase. The processes and phenomena manifested at the stages of the cavitation region expansion are theoretically and experimentally substantiated. It is revealed that extended cavities can be used for avalanche nucleation of spherical bubbles in order to control the cavitation process. It is noted that modern optical methods of digital tracer visualization, which allow you to see in detail the stages of the cavitation process, have the great prospects. A new way to control the cavitation process on the basis of the study is an alternative to the creation of expensive cavitation-resistant materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.