352905, ул. Кирова, 127, Армавир, Россия
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, Россия
доктор технических наук, доцент, профессор, кафедра машин и оборудовани нефтяных и газовых промыслов
127 Kirova Str., Armavir 352905, Russia
2 Moskovskaya Str., Krasnodar 350072, Russia
Dr. Sci.(Technical), Assoc.Prof., Department Machines and equipment of oil and gas industry
298309, г. Керчь, Республика Крым, ул. Орджоникидзе, 82, Россия
кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра математики, физики, информатики
82 Ordzhonikidze Str., Kerch 298309, Russia
Cand. Sci.( Physics and Mathematical), Assoc.Prof., Department Machines and equipment of oil and gas industry
Цель. Целью исследования является поиск путей использования кавитационных эффектов в создании новых технологий и способов применения уникальных возможностей, возникающих в условиях развитой пузырьковой кавитации. В данной работе экспериментально исследовано эрозийное разрушение бетона, вызванное затопленной кавитационной струей, с целью выявления закономерностей глубины повреждения при различных режимах истечения.
Метод. Испытания проведены на специально изготовленном экспериментальном стенде, содержащем приемный бак, из которого вода поступала в плунжерный насос с электродвигателем, и нагнеталась через шланг высокого давления в кавитатор. Критериями оценки интенсивности воздействия кавитации были выбраны зависимость глубины эрозионной зоны от времени испытаний и относительного расстояния до среза кавитатора ε при различных значениях входного давления Po.
Результат. Представлены экспериментальные зависимости и аналитическая функция, полученные методом регрессионного анализа, скорости проникновения эрозии от времени и относительного расстояния между образцом и срезом кавитатора. Для выбранных параметров струйного истечения оптимальное расстояние от разрушаемой поверхности до кавитатора находится в диапазоне (10-40) ε и достигает максимального эффекта в интервале давлений 2,5-12,5 МПа в среднем за 30 с. Соотношения значений глубины и скорости проникновения эрозии при заданных параметрах давления P0, противодавления Pк, расстояния от среза кавитатора до поверхности, диаметра кавитатора, соответствуют максимальному эрозионному воздействию кавитации.
Вывод. Исследование кавитационной эрозии открывает широкие возможности для оценки срока эксплуатации гидротехнических объектов, находящихся под активным воздействием затопленных кавитационных струй. Изменяя параметры струйного истечения можно получить различную интенсивность эрозионного разрушения материала для применения этого явления при очистке и измельчении бетона.
Objectives. The aim of the research is to find ways to use cavitation effects in the creation of new technologies and means of applying unique opportunities arising under conditions of developed bubble cavitation. Erosive destruction of concrete caused by a submerged cavitation jet is experimentally investigated in the present work in order to reveal the regularities of the extent of damage under different flow regimes.
Methods. The tests were carried out using an specially constructed experimental bench, containing a receiving tank from which water was supplied to the plunger pump with an electric motor and pumped through a high-pressure hose into the cavitator. The criteria for assessing the intensity of cavitation impact were the dependence of the erosion zone depth on the test time and the relative distance to the cavitator's cut-off ε for different values of the inlet pressure Po.
Results. Experimental dependences and the analytical function of erosion penetration rate over time, as well as the relative distance between the sample and the cavitator's cut-off, obtained using the regression analysis method, are presented. For the selected parameters of jet flow, the optimum distance from the surface to be destroyed to the cavitator lies across the range of (10-40) ε and reaches maximum effect across the pressure interval of 2.5-12.5 MPa on the average for 30 seconds. The relationship between the depth and the erosion penetration rate for given pressure parameters P0, the back pressure Pto, the distance from the cavitator's cut-off to the surface, as well as the cavitator's diameter, correspond to the maximum erosive effect of cavitation.
Conclusion. The study of cavitation erosion opens up wide possibilities for estimating the service life of hydrotechnical facilities under the active influence of submerged cavitation jets. By varying the parameters of jet flow, it is possible to obtain a different intensity of erosive destruction of material for the application of this phenomenon in the purification and crushing of concrete.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.