Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 42. 16 november 1954 - Kavitationens mekanik, av Stig O W Bergström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
990
TEKNISK TIDSKRIFT
strömning i hela intervallet +3° till +6°. Vid
stark kavitation gäller detta inom området -j- 1°
till + 2,2°.)
Vad som händer är, att en del av vingens
friktionsmotstånd bortfaller, medan i stället
virvelmotståndet ökas. Vinsten genom sänkt
friktionsmotstånd kan då under vissa betingelser bli
större än försämringen på grund av den större
effektiva tjockleken. Lyftkraften påverkas härvid
endast obetydligt.
Breder kavitationen ut sig" ytterligare, påverkas
krafterna alltmer ogynnsamt, för att till slut,
då hela vingen inneslutes i en kavitet, bli så gott
som oberoende av vingformen (fig. 3), och
endast ledande kanten inverkar på kraftsystemet.
Alla vingprofiler är under sådana förhållanden
likvärdiga, så snart de har samma form på
ledande kanten.
Vid kavitation i fullt utvecklat stadium förloras
all tryckkraft från propellrar, roder saknar
styrverkan för måttliga rodervinklar och pumpar
blir funktionsodugliga.
Mekanisk skadeverkan
Allvarliga skadeverkningar på material i
kavi-terande konstruktionselement kan uppkomma i
de områden där ångblåsorna kollapsar på grund
av stegrat tryck i det omgivande mediet.
Skadorna är närmast av erosionstyp. Materialet
visar först spår av stark kallbearbetning på ytan,
och så småningom bildas sprickor, vanligen i
korngränserna. Dessa sprickor fungerar som
brottanvisningar, vilka till slut orsakar att stora
stycken slits loss, lämnande svampaktiga
brottytor (fig. 4).
Kavitation i ideell oeh verklig vätska
Geometriska och dynamiska karakteristika gör
det möjligt att indela kavitationsfenomenet i tre
väsentligt olika former:
fixa kaviteter, bildade på ytan av en
omström-mad kropp,
strömmande bubblor, vilka bildas och
kollapsar inom ett visst område i tryckfältet kring en
omströmmad kropp samt
virvelkaviteter, alstrade i kärnan av en
virvel-tråd eller virvelring.
En variant av den första typen är den stora
klara kavitet som vid intensiv kavitation helt
kan innesluta en hydrokropp.
Ideell strömning
Man finner att vid vanliga vätskor kan under
identiska yttre betingelser såväl den första som
den andra typen förekomma (fig. 5), ibland
till och med samtidigt på olika
strömningssym-metriskt belägna delar av en och samma
försöks-modell. Det är då tydligt att tryck och hastighet
ej entydigt bestämmer kavitationsbilden i sådana
fall. För att få förklaringen till detta fenomen
Fig. 2. Polärdiagram för hydrovinge med olika grader av
kavitation (efter Walchner3); cirkelsegmentprofil med s/c =
0,0385; lyftkoefficient Cl = L/qA, motståndskoefficient Cj)
= D/q A, där q = v0’/2, A = cl representativ area, c vingens
bredd och l dess längd; s profiltjocklek; L lyftkraft, D
dragmotstånd.
Fig. 3. Två hydrovingar löpande i full kavitet.
måste man gå in på den strömmande vätskans
egenskaper.
Enligt hydromekanikens lagar kan inte
hastigheten i en vätskeström nå ett maximalvärde
någonstans mitt inne i vätskan, om denna är
rota-tionsfri. Maximihastigheterna erhålles på
begränsningsytorna, antingen dessa tillhör
omgivande väggar eller omströmmade kroppar. Det
förefaller då självklart, att vid ideella
förhållanden kavitation först bör uppträda på sådana
väggar eller kroppar.
Skillnaden mellan en fixerad kavitet och
strömmande kavitationsbubblor kan därför definieras
så, att man i det första fallet säger, att den
om-strömmade kroppen kaviterar, i det senare
däremot att vätskan i sig själv kaviterar. Efter vad
som nyss sagts bör ju bubblorna vara resultat
av avvikelser från ideellt tillstånd. De måste ha
sin grund i små gasbubblor, fasta partiklar
virvlar, gränsskiktsfenomen e.d.
Analogin med kokningsförlopp
Bildandet av kavitationsblåsor är i många
avseenden analogt med förloppet, då en vätska
bringas att koka. I ena fallet sänkes yttre tryc-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
