تحقیق درباره كاويتاسيون

تحقیق درباره كاويتاسيون

فهرست مطالب
عنوان
– معرفي پديده كاويتاسيون
– تعريف و اساس فرآيند كاويتاسيون
– تقسيم‎بندي كاويتاسيون
– اثرها و اهميت كاويتاسيون
– انديكس كاويتاسيون
– شكل‎گيري كاويتاسيون
– روش‎هاي مطالعه كاويتاسيون
– روش‎هاي تشخيص كاويتاسيون
– روش‎هاي سنتي براي كاهش خسارات كاويتاسيون
– عوامل مؤثر در خسارت ناشي از كاويتاسيون بر روي سطح

معرفي پديده كاويتاسيون
تاريخچه
نيوتن اولين فردي بود كه بطور تصادفي در سال 1754 در حين آزمايش عدسيهاي محدب به پديده كاويتاسيون و تشكيل حباب در مايعات برخورد كرد ولي نتوانست علت آن را شناسايي كند. او مشاهدات خود را چنين بيان كرده است:
«در مايع بين عدسيها، حبابهايي به شكل هوا بوجود آمده و رنگهايي شبيه به هم توليد كرده كه اين حبابها نمي‎تواند از جنس هوا باشد زيرا مايع قبلاً هوا زدايي شده است.»

تحقیق درباره كاويتاسيون
نيوتن تشخيص داد كه اين عمل نتيجه بيرون آمدن هوا در اثر كاهش فشار است و حبابها دوباره نمي‎تواننددر مايع حل شوند و در نتيجه پديده كاويتاسيون را باعث خواهند شد.
مهندسان كشتي‎سازي در قرن نوزدهم به شكل عجيبي برخورد كردند. آن اين بود كه پيچهاي توربينها كه به آب دريا در تماس بودند بعد از مدتي باز مي‎شدند، آنها نتوانستند هيچ دليل قانع كننده‎اي براي اين عمل پيدا كنند.
رينولدز در سال 1875 اين مشكل را حل كرد، او يكسري آزمايشات كلاسيك روي يك مدل به طول 30 اينچ انجام داد كه داراي پيچ‎هايي به طول 2 اينچ با فنر قابل تنظيم بودند. او دريافت كه وقتي طول پيچها زياد شود عمل باز شدن رخ نمي‎دهد. او اظهار داشت كه هواي ورويد پشت تيغه پره باعث كاهش قرت پروانه مي‎شود. خودش يك مورد معروف را كه شاهكاري در صنعت كشتي‎سازي است، طراحي كرد كه سرعت آن برابر 27 كره بود.
اولين مشاهدات مكتوبي كه در توربينهاي بخار ثبت شده توسط ‎Parson است و در گزارشاتش چنين آورده است:
«لرزش پروانه بيشتر و راندمان آن كمتر از حدي است كه محاسبات نشان مي‎دهد، از بررسي روي سطوح تيغه‎ها معلوم شد كه حبابهايي در پشت تيغه توربين آب را پاره مي‎كند، جنس حبابها از هوا و بخار آب نيست و قسمت اعظم قدرت موتور صرف تشكيل و نگهداشتن آنها به جاي راندن كشتي مي‎شود.»
‎Parson Barnaby و ‎Thornycroft Barnaby مقاله‎هايي در اين زمينه نوشته‎اند و پديده مذكور را شرح داده‎اند و نتيجه‎گيري كرده‎اند كه وقتي فشار اطراف تيغه‎ها از يك حد ويژه‎اي پايين‎تر رود حفره‎ها و ابرهاي حبابي در پروانه‎ها بوجود مي‎آيد. ‎Thronycroft Barnaby اولين كساني بودند كه مقالات خود از لغت كاويتاسيون ‎(cavitation) استفاده كردند. آنها اظهار داشته‎اند كه وقتي فشار منفي كمتر از ‎psi75/6 شود اين اتفاق رخ مي‎دهد.

تحقیق درباره كاويتاسيون
براي آزمايش و مشاهده كاويتاسيون، تجربيات ‎Parson و تلاشهاي ‎Turbinia آنها را به ساخت و طراحي يك ماهي تابه سربسته محتوي آب كه يك گوشه آن باز بود رهنمون كرد. اين آزمايش مقدمه‎ايي براي طراحي و ساخت اولين تونل كاويتاسيون در سال 1895 شد. اين وسيله هنوز در دپارتمان آرشيتك دريايي و كشتي‎سازي دانشگاه ‎Newcastle upon Tyne وجود دارد. اين وسيله شامل مدار بسته بيضي شكلي از يك لوله مسي عمود بر سطح مقطع پروانه بود كه بطور افقي به بالاي عضو چرخاننده يك ماشين بخاركوچك متصل بود و سپس به يك موتور الكتريكي منتهي مي‎شد. عكس‎برداري بر روي پنجره‎اي كه در بالاي آن يك لامپ كماني شكل قرار گرفته بود صورت مي‎گرفت و بدين طريق مشاهده كاويتاسيون امكان‎پذير بود.
‎Parson در سال 1910 يك تونل كاويتاسيون بزرگ در ‎Newcastle upon Tyne ساخت كه براي تست پروانه‎هايي به قطر 12 اينچ در يك مدار بسته با طول مسير جريان 66 فوت، قطر لوله اصلي 36 اينچ و سطح مقطعي به عرص 25/2 فوت و عمق 5/2 فوت بكار مي‎رفت كه داراي پنجره شيشه‎اي قابل نمايش از يك نورافكن بزرگ و سرعت عكس‎برداري 30000/1 ثانيه بود.
‎Hutton تنها فردي است كه تاريخچه دقيق و شاخه‎هاي كاويتاسيون را با چندين مرجع كمياب از محققان مربوطه تهيه كرده است.
تعريف و اساس فرآيند كاويتاسيون
به تشكيل و فعاليت حباب در مايع كاويتاسيون گويند. وقتي مايع در فشار ثابت، به اندازه كافي گرم شود يا هنگامي كه در دماي ثابت، متوسط فشار استاتيكي يا ديناميكي‎اش به اندازه كافي كاهش يابد، حبابهايي از بخار و يا گاز بخار تشكيل مي‎شود بطوري كه حتي با چشم هم گاهي اوقات قابل مشاهده است. با كاهش فشار يا افزايش دما، اگر حباب تنها شامل گاز باشد ممكن است با نفوذ گازهاي غيرمحلول ازمايع به حباب، منبسط شود. ولي اگر حباب بيشتر از بخ ار پر شده باشد، اگر به اندازه كافي كاهش فشار محيط دردماي ثابت صورت بگيرد، يك انفجار تبخيري از سمت داخل حباب اتفاق مي‎افتد كه به اين پديده كاويتاسيون مي‎گويند. در حالي كه براي حباب پر شده از بخار، بالا رفتن دما باعث رشد پيوسته آن خواهد شد كه آن را جوشش مي‎نامند.
رشد حبابها در اثر نفوذ گاز به نام ‎Degassing معروف است. در صورتي كه اين رشد اگر به علت كاهش فشار ديناميكي باشد آن را كاويتاسيون گازي مي‎نامند. مي‎توان كاويتاسيون را بر حسب رشد حباب به چهار دسته كلي زير

تحقیق درباره كاويتاسيون

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر