автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Кавитационные условия работы водосбросов с закруткой потока

РГ6 од

/ 3 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗАМЕНИ

ИНЖШЕШО-СТРОИТЕЛШЫЯ ИНСТИТУТ им. В.В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

Кузнецова Татьяна Юрьевна

КАВИТАЩШ1Ж УСЛОВИЯ РАБОТЫ ВОДОСБРОСОВ С ЗАКРУТКОЙ ПОТОКА

05*23.07 - Гидротехническое и мелиоративное строительство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском инженерно-строительном институте

им. £ & Куйбышева на кафедре использования водной энергии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Карелин В. Я.

Научный консультант - старший научный сотрудник, канди -

дат технических наук Ефимов А. Е Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

I

Воробьев Г. А. ,

о .

кандидат технических наук, доцент Розанова ЕЕ

Ведущее предприятие - ИИИ Энергетических сооружений

Минтопэнерго России.

Защита диссертации состоится "20" /4/1 ¿7 1993 г

.1

в _часов на заседании специализированного совета Д,053.11.04

в Московском инженерно-строительном институте им. В. В Куйбышева по адресу: Москва, Спартаковская ул., 2. ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "/9 " ¿¿^¿¿^¿^ 1993 г. N

Отзыв, заверенный печать» учреждения, просим направлять по адресу: 129337, Мэсква, Ярославское шоссе, д. 26, ШСИ, Ученый Совет.

Ученый секретарь специализированного совета

Е Е АршеневскиС

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.- Одной из серьезных проблем, возникающих при строительстве высоконапорных гидротехнических сооружений, является проблема гашения энергии в нижнем бьефе. Традиционные формы сопряжения потока в нижнем бьефе либо приводят к неэкономичным решениям (в частности, донный режим сопряжения в виде надвинутого прыжка), либо к решениям, неприемлемым по экологическим условиям (режим отброшенной струи). Известный способ сброса потока на водяную подушку, как показывает опыт саяно-шушенского и ряда зарубежных водосбросов, является ненадежным и дорогостоящим.

• Обеспечить весьма эффективное гашение энергии сбрасываемого потока воды в пределах глубинного водосбросного тракта (и достигнуть существенной,экономии средств) позволяют водосбросные сооружения, использушие закрутку потока. Применение таких водосбросов способствует сохранению более благоприятных, близких к естественным гидрометеорологических условий в нижнем бьефе. Одной из таких конструкций является разработанная в ЫИСИ с участием автора в соответствии с заданиеи Программы работ на 1986 - 1990 годы по решению научно-технической проблемы 0.01.05 Госкомитета СССР по науке и технике и действующей в настоящее время Отраслевой Программой "Экологически чистая энергетика" (задание 5,7, этап б КОНГПО.04) принципиально новая схема высоконапорной контрвихревой водосбросной системы, которая может применяться как в строительный, так и в эксплуатационный периоды работы гидротехнического сооружения. Гашение избыточной энергии в этой системе основано на взаимодействии центрального осевого потока и двух закрученных потоков, вращающихся в противоположных направлениях.. При этом осуществляется преобразование кинетической энергии потока в тепловую. Значительные гидравлические потери, обусловленные таким взаимодействием, позволяют снизить скорости в отводящей водоводе до 1520 м/с.

Одной из проблем, затрудняющих использование конструкций с закруткой потока, является недостаточная изученность кавитации. Игнорировать эту проблему невозможно. Поэтому изучение

- г -

кавитационных условий работы гасителей с закруткой потока является актуальной задачей, имеющей существенное' значение для строительства крупных высоконапорных гидроузлов. '

Цель и задачи диссертационной работы. Основной целью . диссертации является исследование кавитационных 'условий работы конструктивных элементов водосбросных систем с закруткой потока

Для достижения згой цели были поставлены следующие задачи:

- проанализировать современное состояние проблемы кавитации в цилиндрических водоводах при пропуске закрученных потоков; ,

- оценить кавитационные условия работы водосбросов с закруткой потока в зависимости от геометрических характеристик закручивающего устройства, физических свойств жидкости (возду-хоеодержание) и размеров возбудителя кавитации;

■ - выработать рекомендации по прогнозированию кавитацион-ной эрозии для сооружений с закруткой потока;

- разработать конструктивные схемы и рекомендации, по улучшению условий работы контрвихревого гасителя;

Научная новизна работы состоит в том, что разработан метод прогнозирования кавитационной эрозии в конструкщих с закруткой потока.

На защиту выносятся:

- результаты гидравлических и кавитационных исследований моделей всЬсбросов с закруткой потока;

- методика прогнозирования кавитационной эрозии в конструкциях с закруткой потока;

- практические рекомендации по улучшению условий работы водосброса с закруткой потока.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты экспериментальных исследований моделей, в том числе крупномасштабных> ! а также выве-

денные в процессе аналитического рассмотрения зависимости позволяют: обосновать с учетом кавитации и кавитационной эрозии возможность использования предложенного контрвихревого^водосб-роса на высоконапорных гидроузлах, обосновать выбор\оттекаеыых

элементов их конструкции. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования контрвихревых аппаратов применительно к другим отраслям народного хозяйства

Внедрение результатов работы. Результаты исследований были использованы на стадии проекта контрвихревого гасителя Тельмамской гидроэлектростанции, разработанного Ленгидропрек-том в соответствии о заключением ГЭК Госплана СССР от 18.05.90 и приказом N 102 ПО Министерства Энергетики и Электрификации СССР от 15.10.90, а также при написании главы 16 "Водосбросы с закруткой потока" справочного пособия "Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений" - М., "Энергоатомиз-дат". 1988.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуидены на научно-технических конференциях МИСИ.

Содержание диссертации опубликовано в 4 печатных работах, а также 2 научно-технических отчетах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 83 наименований работ советских и зарубежных авторов. Диссертация изложена на 144 страницах, включая 8 7 страниц машинописного текста, V таблицу Ц7 рисунку и 6 страниц со списком литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш, формулируются цель и задачи исследований, показана научная новизна работы и ее практическое значение.

Первая глава диссертации посвящена анализу современного состояния проблемы кавитации в цилиндрических водоводах при пропуске закрученных потоков. Описана кинематическая картина течения жидкости в закрученных и осевых потоках. Рассмотрены составляющие параметра кавитации в закрученном потоке.

Проанализированы литературные данные по существующим методикам исследования кавитации и кавитационной эрозии в осевых потоках, рекомендации по прогнозированию кавитационной эрозии в сооружениях с осевыми потоками.

В настоящее время основным путем решения проблем навигационной эрозии является путь экспериментальных исследований.

Для того, чтобы оценить надежность работы сооружения с учетом кавитации и кавитационной эрозии, в лабораторных условиях необходимо:

1) оценить кавитационную эрозию количественно;

2) произвести оценку гидродинамических проявлений кавитации: шума, вибрации и т. д., котрые могут иметь место в реальной конструкции.

В лабораторной практике используются многочисленные способы оценки эрозионной активности кавитационной зоны. Интенсивность кавитационного воздействия оценивают по интенсивности эрозии легкоразрушаемых материалов и покрытий, специальных лаков (Писанов Б. Е , Лунаци 3. Д., Гривнин Ю. А., Чепайкин Г. А., Ыинасян Р. X), свинцового покрытия, наносимого гальваническим методом (Старицкий ЕГ), гипсо-пеечано-цементных композиций ((ГЩК) (Розанов НЕ), сплава Вуда (Ефимов А. К ).

Эти и некоторые другие способы для оценки интенсивности кавитационных разрушений обладают рядом недостатков, например, таких, как большая трудоемкость и длительность экспериментов. Для исследования кавитации и кавитационной эрозии в закрученных потоках в данной работе была выбрана методика, впервые примененная для осевых потоков в 1973 г. /Г. А. Воробьев, А. Е Ефимов и др. "Ыикроудары и люминесцентные вспышки при гидродинамической кавитации" - жури. Физической Химии АН СССР, т. 62. - Ы., 1989/ и основанная на следующих положениях. Известно, что схлопывание полостей при гидродинамической мелкопузырчатой кавитации сопровождается пульсациями давления и температуры, акустическими излучениями, люминесценцией, инициированием химических реакций. Эти процессы происходят в микрообъемах внутри и снаружи кавитационного пузырька и носят кратковременный характер, но из-за высоких амплитуд импульсов они играют основную роль в картине взаимодействия кавитационного пузырька и окружающей его среда

В данной работе рассматривается связь энергетических характеристик кавитационных пузырьков, люминесценции, гидравлических параметров потока, стадии кавитации и размеров возбуди-

теля кавитации.

По сравнению с вышеперечисленными, данная методика является более точной, поскольку при использовании высокоточной аппаратуры производства ВПК имеет малую трудоемкость и позволяет оценить как величину интенсивности кавитационной эрозии, так и гидродинамических проявлений кавитации.

Как известно, при проектировании и эксплуатации гидротехнических сооружений важно не столько стремление к работе сооружения в отсутствие кавитации, сколько допущение возможности кратковременной их работы в "мягких" режимах кавитации с прогнозом величины эрозии в зависимости от таких факторов, как гидродинамические характеристики потока, показатель развитости кавитации, форма возбудителя кавитации, время работы сооружения в режиме кавитации, свойства материала. Из теоретических соображений и общеизвестных экспериментальных данных (например, А. К Ефимов, "Исследование кавитационной эрозии в зависимости от гидравлических параметров потока, стадии кавитации и формы обтекаемого тела", дис... к. т. н., М. , 1972) следует, что именно эти факторы оказывают решающее воздействие на разрушение материалов при кавитации.

В свете изложенного целью данной работы является оценка эрозионной активности зоны кавитации, возникающей вблизи конструктивных элементов водосбросов и допустимых величин дефектов производства работ на стенках трубопроводов.

Вторая глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям кавитации и кавитационной эрозии в закрученных потоках.

Экспериментальные исследования были проведены автором в ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева (руководитель работ Исаев А.А.) и в высоконапорной гидравлической лаборатории Красноярской ГЭС (руководитель работ Буханов К В.) на трех моделях контрвихревых гасителей различных конструкций типа "спиральная вихревая камера", выполненных в виде комбинации двухзаходной спирали с прямоугольными поперечными сечениями и осевого водовода, разного масштаба, в том числе КВТ для водосброса плотины Рогунс-кой ГЭС (М 1:16), водосброса плотины Тельмамской ГЭС (М 1:40 и М 1:12). Диапазон исследованных расходов на модели М 1:40 сос-

тавил (0.265 - 0.428) м. куб/с, на модели М 1:12 - (3.5 - 6.5) м. куб/с.

За возбудитель кавитации в цилиндрическом водоводе диаметром 0.8 м был принят уступ высотой 7 и 12 мм. В качестве первичной регистрирующей аппаратуры для записи кавитационных ударных импульсов служил смонтированный заподлицо со стенкой пьезоэлектрический датчик ДД-2П конструкции СКВ Мосгидросталь, для регистрации электромагнитных излучений кавитации - световых импульсов люминесцентных вспышек - фотоэлектронный умножитель $9У-39А.

Для разных кавитационных режимов, фиксируемых по известному относительному коэффициенту кавитации , регистрировалась их эрозионная активность по интегральным энергетическим показателям: величине ударных воздействий кавитиационных пузырьков £р и величине световых вспышек этих пузырьков Еу. Последняя величина, как известно, прямо пропорциональна механической энергии пузырька / Мэзон, Физическая акустика, т. 1, ч. Б, а также Г. А. Воробьев, А. К Ефимов и др. Микроудары и люминесцентные вспышки при гидродинамической кавитации - журн. Фи-хической Химии АН СССР, Ы. , 1989/.

Необходимость оценки агрессивности кавитационных режимов одновременно и датчиком ударов ДД-2П. и фотоумножителем <ЙЭУ -39А обусловлена тем, что ФЭУ регистрирует агрессивность (суммарную световую энергию) факела интегрально, в целом, в то время, как ДЦ-2П регистрирует только ту ее часть, которая приходится на стенки. Вторичной аппаратурой при фиксации всех импульсов являлся анализатор импульсов АИ-1024-95М-17, позволяющий получать кривые распределения импульсов по амплитуде за ранее установленный отрезок времени, 50.2 с, иными словами, амплитудно-частотную характеристику, которую можно интерпретировать как ненормированную величину плотности распределения импульсов в определенном диапазоне амплитуд при случайном их появлении на протяжении интервала времени 50.2 с. Вывод информации на хранение о анализатора осуществлялся на накопитель на магнитной ленте (кассетный магнитофон "Электроника-302") с последующим воспроизведенеием в анализаторе- с обработкой на ЭВМ ЕС-1840. Параллельно анализатору подключался осциллограф

С8-12, позволявший в автоматическом режиме контролировать стабильность кавитационного процесса, в запоминающем - характер отдельных импульсов. Считывание информации в память ЭВМ из памяти анализатора производилось непосредственно по линиям связи при помощи программы "TEST. BAS", предоставленной предприятием-изготовителем комплекса измерительной аппаратуры "анализатор импульсов - ЭВМ" и являющейся его собственностью.

По тарировке ударных импульсов 1 В соответствует 16.24 Иа. световых вспышек (с помощью селенового люксметра Ю17М) 1 В соответствует 2.5 Лк, Показателем стадии кавитации служил относительный параметр кавитации - в котором в качестве характерной скорости 1ул/> принималась окружная скорость У« -Vepici на высоте возбудителя кавитации г , где V - местная скорость потока,с( - угол закрутки. При измерениях гидравлических характеристик потока, осуществленных по известной методике (Руднев С.С. , Подвидз Л.Г. и др. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач, М., 1974), получены значения характерных скоростей iÇy, и характерных давлений во всех исследованных режимах.

Общя оценка кавитационных ударных воздействий и световых излучений ведется по величине интегральной интенсивности J , которая представляет собой^энергшЬ ударных- воздействий ( световых излучений •¿у ), проходящую в единицу времени на единицу площади в месте расположения пьезодатчика (или ФЭУ) и определяется по формуле:

Я /паи

S/у

¿Л.

(1)

/г/ i "

где Я m ¡л - нижний предел интегрирования интегральной интенсивности , определяемый чувствительностью прибора;

Jтсех - верхний предел интегрирования, устанавливаемый по отсутствию реализаций события (то есть появления 1 импульса) за время опыта (50.2 с).

В наших опытах величина J определяется по программе "SQUARE. BAS" (см. приложение), разработанной в НИЛ закрученных потоков, прямым суммированием отдельных столбцов графика ин-

тегральной интенсивности

или

или

>

(3)

где В - координата центра тяжести по оси абсцисс.

Получены ненормированные распределения амплитуд импульсов ударных кавитационных воздействий и световых излучений по частоте во всех исследованных ражимах: U^- f(N), Uy- f(N), где N - число импульсов, ед. , за время экспозиции 50.2 с. Для вывода данных на печать (матричный принтер) применялся стандартный пакет программ "SURFER". Чтобы иметь возможность проанализировать распределения в области больших амплитуд импульсов,. перед использованием "SURFER" при помощи программы, разработанной на языке "С", был осуществлен пересчет величин амплитуд импульсов в их натуральные логарифмы, и графические построения выполнялись в полулогарифмическом масштабе.

Проведена математическая обработка результатов исследуемых величин, показано, что погрешность в определении амплитуд составила не более 17. при обеспеченности 0,99.

Третья глава содержит аналиэ результатов экспериментальных исследований. Установлено следующее.

Еьщвинута гипотеза о том. что кавитационный факел в закрученных потоках направлен под углом в сторону оси водовода вследствие всплытия пузырьков в поле центробежных сил. Причина этого в том, что здесь становится существенной выталкивающая сила /у , благодаря действию которой пузырек начинает всплывать. Этот угол и скорость всплытия растут с увеличением угла закрутки и скорости потока V . Так, для кавитационно-го пузырька - 10 3 м в водойде радиуса /"-1м при скорости потока V - 30 м/с скорость всплытия кавитационного пузырька в закрученном потоке составит величину 1.6 м/с, а в осевом 0.164 м/с. Небходимб также отметить влияние турбулентного перемешивания на скорость всплытия пузырька

Обнаружен экспериментальный факт, который, по всей видимости, и является причиной меньшей эрозионной активности кавитации в закрученных потоках по сравнению с осевыми: при опре-

деленных режимах (например, скорости движения потока выше 15 м /с и отсутствии подвода воздуха) в закрученных потоках одновременно имеют место два независимых распределения амплитуд ударных кавитационных импульсов по частоте:

1 - от пузырьков, схлопыващихся непосредственно на твердой границе потока.

2 - от пузырьков, отнесенных от стенки к горизонтальной оси сооружения.

Более мягкое эрозионное воздействие кавитации в закрученном потоке по сравнению с осевым для тех же режимов кавитация объясняется большими величинами давления у стенки (за счет центробежных сил), вспдыванием пузырька и направлением кавита-циошюго факела в сторону от стенки;

При увеличении в исследованиях высоты возбудителя кавитации от 7 до 17 мм суммарная анергия кавитационных ударных импульсов увеличивается в среднем на 5 порядков; *

Графики зависимостей величин суммарной энергии кавитационных ударных импульсов и световых излучений /Ту от стадии кавитации имеют максимумы, при к/ккр - 0.59 сметающиеся при впуске воздуха в сторону более развитой кавитации, при ЭТОМ к/ккр - 0.45.

Зависимость величины суммарной энергии кавитационных ударных импульсов от кавитационно-образующей (характерной) скорости потока в целом подтверждает положение, выдви-

гаемое для осевых потоков, заключающееся в том, что интенсивность кавитационно-эрозионного воздействия возрастает пропорционально п-й степени скорости В результатах настоящих исследований показатель степени изменяется от 4.5 до 5.3.

В четвертой главе проанализированы рекомендации по прогнозированию кавитационной эрозии в сооружениях с осевыми потоками. Рассмотрены предпосылки метода прогнозирования кавитационной эрозии, отмечено, что метод, предложенный В.КБудяком в /дне... к. т. н. "Лабиринтные уплотнения высоконапорных затворов гидротехнических сооружений, М. , 1984/,. может быть использован для осевых потоков.

Глава содержит метод прогнозирования кавитационной эрозии в сооружениях с закруткой потока при следующих допущениях;

- 10 -

1) форма возбудителя кавитации в натуре совпадает с формой, изученной в данной работе;

2) физико-химические свойства воды в натуре и на модели одинаковы; , , '

3) суммарная энергия кавитадаонных ударных импульсов

на модели и рассматриваемом сооружении одинакова при равенстве относительных параметров кавитации при выполнении вышеназванных условий. <

Расчет производится по следующей схеме.

1.. Анализируются условия работы сооружения с целью выявления суммарной длительности возможных бескавитационных режимов и их исключения.

2. Определяется параметр кавитации , соответствующий ее стадии, по значениям характерных скоростей (то есть с учетом направления вектора полной местной скорости потока V ) и давлений Р/0/3 (гл. 3) в сечении набегания. (В рассматриваемом случае припишется ^ - 3.5 (для отдельно выступающих местных неровностей при их резких очертаниях).

3. Амплитудным анализатором импульсов экспериментально регистрируются амплитуды импульсов ударных кавитационных воздействий с пьезодатчика, поступающие в случайные или периоди-

-ческие поменты времени (по условиям эксперимента) при одних и тех же форме и материале возбудителя кавитации, фиксированных значениях характерной скорости .. давления . стадии кавитации, воздухосодержании и температуре воды. Накопление сигналов осуществляется в зависимости от их амплитуды (в режиме амплитудного анализа). Результатом является кривая эрозионной активности кавитации Л - У^^). которая затем тарируется на силу ударного эрозионного воздействия: у/ -//2г'). В качестве примера на рис. 1 приведено распределение амплитуд ударных импульсов по частоте при расходе воды 0-6.0 куб. м/с, расходе воздуха /0 - 0.45, характерных скорости и давлении, соответственно, Ухлр - 11.6 м/с, V/4р - 151.7 кШ, угле закрутки потока о! - 45е (время экспозиции 50.2 с 1/70 часа).

■ 4. Используя кривую усталости для СтЗ, полученную Е К Бу-дяком и Г. А. Воробьевым, и линейный закон суммирования усталостных повреждений, определяем продолжительность инкубацион-

ЛеЪ

¿2026 8/оэ .

208! '/ф

¿У, б 7,39

2,тг -1

¿л Л* ; /2.0.0 -1

//.00/0,00-'9.00-

-8,оо-7.00 ■

б.оо-

5~, 00 -

4.00 -

3,00 -

г, оо /,оо .

о.

\

% %

\

4« » ^

> и

* *

Г 4* •Н * « л *** *

У..В

ггп |'гг п'1 тг г нт ттгттг! I 11 г; I 11 м 11 ятт'ттгт О_' . 3 ^

¿о

¿0

30

Рис. 1. Распределение амплитуд ударных импульсов по частоте при высоте уступа 17 мм, расходе воды 0 - 6.0 куб. м/с, расходе воздуха 0 6 /<Э - 0.45, характерной скорости Чуо/> - 11.6 м/с. утле закрутки потока <у - 45 0 , характерном давлении

хе»

151.7 кПа, стадии кавитации к/к^ - 0.665.

ного периода:

г

(4)

где ¿V/ - число импульсов уровня <77 , соответствующих кривой распределения амплитуд ударных импульсов;

^/¡М -.предельное (разрушающее) число импульсов уровня , соответствующее закону усталости для СтЗ Будяка- Воробьева.

Пример расчета иллюстрируется графиками, представленными на .рис. 2.

СГмПй

О

93

/Д/ ¿Л Л

Рис. 2. 1 - График кривой усталости для СтЗ в условиях ка-витационных воздействий; 2 - распределение амплитуд ударных импульсов по частоте (аппроксимация кривой, представленной на рис. 1)

•■«• 13 -

Закон усталости для СтЗ (кривая 1) в данном случае удобно аппро!Ссишровать аналитической функцией вида

- ^ //- £-}} . С 5)

где J/rf - 18. б; (К/ - 450 lilla.

С учетом того, что время запйси ограничивалось 50. 2 о 1/70 часа, распределение амплитуд ударных импульсов <T¿ по частоте JV¿ (кривая 2) можно аппроксимировать следующим уравнением: ^ - ** л У . (б)

где 9.9; СТ^гах - 80 мПа. Подставив (5) и (6) в (4).

разложив в ряд и произведя суммирование, получим:

<?. C></2xgÓ)y e*-6 & JSO Ytc&é " Данный результат согласуется с результатом исследования инку-' бадионного триода для СтЗ в осевых потоках (Воробьев Г. А. "Защита гидротехнических сооружений от кавитации" - М., 1990, . 248 с; Будяк В. В.. Воробьев Г. А. "Навигационная эрозия стали,. как процесс усталостного разрушения" - Изв. ВНИЙГ, т. 200, Л. . 1987) и доказывает реальную возможность прогнозирования долговечности рассматриваемой конструкции на основании, выполненных в данной работе исследований.

В пятой главе проанализированы имеющиеся на сегодняшний день.предложения по обеспечению бескавитащгагшой работы инструкций с закруткой потока, рассмотрено предложение по организации впуска воздуха вокруг осевой струи. При этом, по замыслу авторов, происходит повышение давления в кольцевом слое враша- ■ квдгйся жидкости. Таким образом, в формуле для. подсчета параметра кавитации, подробно проанализированной в главе 1. увеличивается числитель (и, соответственно, величина -А )• В действительности, подвод воздуха к осевой струе приводит к увеличению скорости осевой струи и ухудшению гидродинамических условий работы конструкции. Рассмотрено также предложение по организации подвода воздуха непосредственно к зонам, подверга-

ющимся воздействию срывной кавитации - началу промежуточного патрубка и началу камеры гашения.

Наши предложения, основанные на результатах экспериментальных исследований, заключаются в следующем: ,

1) Ужесточение требований к обработке поверхности металлической облицовки проточного тракта конструкции при производстве работ;

2) округленно кромок камер закруток при переходе к промежуточному патрубку и камере гашения.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

1. Исследования, выполненные на крупномаетабных моделях контрвихревых гасителей в ВНИИГ им. К Е. Веденеева и в высоконапорной гидравлической лаборатории Красноярской ГЭС, позволили установить, что в закрученных потоках наблюдаются 2 разновидности структуры кавитационного факела:

- кавитация, при которой происходит замыкание пузырьков в потоке;

- срывная кавитация на плохообтекаемых поверхностях при переходе от камер закруток к промежуточному патрубку и камере гашения, причем преобладающей по воздействию на конструкцию является именно, кавитация в потоке.

2. При одной и той же стадии кавитации разрушающее ее воздействие в закрученных потоках ниже, чем в осевых.

3. Графики зависимостей величин суммарной энергии кавита-ционных ударных импульсов и световых излучений ¿^у от стадии кавитации имеют максимумы при к/ккр - 0.59, смещающиеся при впуске воздуха в сторону более развитой кавитации: к/ккр -0.45.

4. Зависимость величины суммарной энергии кавитационных ударных импульсов от кавитационно-образующей (характерной) скорости потока в целом подтверждает положение, выдвигаемое для осевых потоков, заключающееся в том. что интенсивность кавитационно-эрозионного воздействия возрастает пропорционально п-й степени скорости, в результатах настоящих исследований показатель степени изменяется от 4.6 до 5.3.

5. При увеличении высоты возбудителя кавитации от 7 до 17 ш интенсивность кавитационно-эрозионного воздействия на твердую стенку увеличивается.

6. Предложенный в работе метод учета эрозионной активности кавитации путем оценки энергии кавитационных импульсов является эффективным методом исследования этого явления, особенно в конструкциях, использующих закрутку потока.

7. Разработанный метод определения продолжительности инкубационного периода в стальных конструкциях, в которых ' используется закрутка пото(са и в которых может иметь место кавитация, позволяет достаточно надежно (с запасом) прогнозировать срок безотказной работы таких конструкций.

8. Установлено, что стальные гасящие устройства с закруткой потока, работающие в условиях возможных кавитационных воздействий, способны обеспечить отсутствие на их элементах следов эрозии по крайней мере, в течение нескольких сотеп часов непрерывной работы. Учитывая имеющийся большой резерв времени после инкубационного периода, в.течение которого ограниченная малыми предельными глубинами гавитационная эрозия на смоченной поверхности развивается весьма медленно, можно утвервдать, что такие устройства в отношении кавитационной эрозии имеют высокую безопасность.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. А. с. N 1483014. Гаситель энергии потока напорного водосброса. Борзунов Е Е , Боярский Е М. , Воробьева Е Б., Демченко 0. а , Кузнецова Т. Ю., Митбрейг Ю. R , Мордасов A. IL , Орехов Г. Е, Слисский С. М. , Суюншкалиев И. FL Заявл. 04.01.87. Опубл. в Ш 20 30.05.89.

2. Зуйков А. Л. , Леванов А. Е , Мордасов Л. П., Волша-ник В. Е , Кузнецова Т. Ю, Теоретическое и экспериментальное обоснование высоконапорных водосбросных систем с использованием эффекта закрутки потока /Министерство высшего и среднего специального образования СССР. МИСИ им. Куйбышева - проспект ВДНХ СССР: М., 1984. -3 стр.

Подписано в печать 15.04.1993 Формат 60x84V16 Печ.офс.

.И-103 Объем I уч.-изд.л. Т. 100 Заказ//«* Бесплатно

Типография ШСИ им. В.В. Куйбышева