4 / 14
Моделирование и метод расчета кавитационно-вихревого аппарата
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
81
Для определения значения критического числа Вебера с учетом влияния
вязкости часто используют следующую эмпирическую зависимость [6]:
0,37
кр
We 10 1 Lp .
Рассмотренная схема разделения струи на капли вследствие турбулентного
движения представляет собой упрощенную модель процесса распыливания
жидкости [7]. Как уже было отмечено, причиной дробления потока жидкости на
капли являются как турбулентные, так и кавитационные процессы.
При равенстве давлений жидкости и ее насыщенных паров в данном объеме
в жидкости начинается образование полостей. Следовательно, кавитацию мож-
но вызвать уменьшением давления жидкости или повышением давления насы-
щенных паров, а также обоими действиями одновременно.
Процесс кавитации в сопле форсунки возникает за счет резкого повышения
гидродинамического напора жидкой фазы, при котором гидростатический
напор и давление понижаются. При этом увеличение скорости потока, способ-
ствующее росту гидродинамического напора, достигается уменьшением площа-
ди сечения канала. Образовавшиеся в сопле форсунки пустоты (каверны) на
выходе, где давление, как правило, близко к атмосферному, пропадают, разру-
шая целостность струйного потока.
Процесс возникновения кавитационных полостей имеет периодический и
непостоянный характер, частота его зависит от скорости потока. С повышением
скорости потока образование кавитационных пузырьков происходит как на по-
верхности, так и внутри струи, что приводит к высвобождению из сопла паро-
жидкостной смеси. Активизации и интенсификации кавитации по всему сече-
нию струи также способствует характер движения потока.
Для высоковязких жидкостей режим кавитации (наиболее эффективное дроб-
ление струи) достигается при скорости потока 8…10 м/с, для жидкостей, имеющих
малую вязкость, — при скорости истечения жидкости 15…25 м/с [8–10].
На процесс смешения жидкостей совокупное влияние оказывают критерии
Вебера и Рейнольдса, определяя тип разрушения капель (таблица).
Тип разрушения капель
Критерий
Разрушение капель
4 We 20;
0,5
0,1 We Re
0,8
Деление на 2-4 капли. Размер вторичных капель прибли-
зительно равен размеру основных
4
10 We 10 ;
0,5
0,5 We Re
10
Дробление жидкости и образование капель как больших,
так и маленьких размеров
3
5
10 We 10 ;
0,5
10 We Re
100
Взрывной распад, за счет которого образуются капли
меньшего размера по сравнению с начальным