Влияние добавок на кавитацию

Влияние добавок высокомолекулярных полимеров на возникновение кавитации и течение со свободными границами (струи, каверны) представляет собой область, о которой имеется мало сведений. Основные данные, полученные к настоящему времени приведены в обзорных работах /6,11/.

В работах А. Эллиса /27, 28/ было исследовано возникновение кавитации на цилиндрическом теле с полусферической носовой частью и найдено, что число начала кавитации может уменьшиться в два раза после введения в поток полимеров (гуаровой смолы и полиоксиэтилена). Несколько ранее в работе /29/ исследовалась кавитация в трубах Вентури; было установлено, что растворы полимеров заметно уменьшают число кавитации. В работе /30/ показано, что в гидродинамической трубе возникновение кавитации на теле из нержавеющей стали с полусферической носовой частью в значительной мере задерживается, если в жидкости присутствует полиоксиэтилен, тогда как тефлоновое покрытие тела значительно меньше влияет на момент установления кавитации. В работе /31/ отмечалось, что уменьшение числа начала кавитации при добавке полиэтиленоксида было значительно меньше, когда в гидродинамической трубе использовалась большая (диаметром 10,16 см) модель. Масштабный эффект наблюдался также в работах Дж. Хойта /33/ и Дж. Уайта /32/. Хойт исследовал кавитацию в струе жидкости, вытекающей под поверхностью подобной жидкости. В опытах использовались вода и слабые (0,0001%) растворы уменьшающего сопротивления трения полимера (полиэтиленоксида). В растворах полимера почти наполовину по сравнению с водой уменьшается число начала кавитации. Увеличение турбулентности на участке вверх по течению от струи приводит к увеличению числа начала кавитации для воды, однако не оказывает влияние на начало кавитации в растворах полимеров. Найдено, что вязкость, содержание воздуха, число кавитационных зародышей и прочность на разрыв растворов полимеров в основном те же, что и у воды, а поверхностное натяжение ниже. Следовательно, объяснение уменьшения числа начала кавитации, наблюдаемое в растворах полимеров, следует искать в изменении динамических характеристик течения струи раствора полимера. Данные работ /33/ показывают, что статистические характеристики турбулентности водяных струй остаются неизменными при добавлении полимеров. В работе /12/ показано, что полимерные добавки придают значительно большую монолитность струям, вытекающим из моделей пожарных стволов. Автор делает предположение, что молекулы полимера, взаимодействуя с турбулентными вихрями на поверхности струи, уменьшают интенсивности перемешивания и толщину вязкого слоя на границе струи. Это уменьшение интенсивности перемешивания отражается в уменьшении значения числа начала кавитации.