Способ моделирования процесса кавитации

(51 23 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Производственное объединение турбостроения "Ленинградский металлический завод" и Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе(56) 1Дрейден. Г.В Островский Ю.И., Этинберг М.И. Экспериментальное исследование взаимодействия кавнтационных пузырьков между собой и с преградой. - Журнал технической физики, т.51, 1981, В 11, с,233744 80,1165986 А(54)(57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕС СА КАВИТАЦИИ путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьавения точности определения кавитационной стойкости образца, фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием воздействующих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременным фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца.М%116 10 20 Изобретение относится к моделированию процесса кавитации и можетбыть использовано при изучениикавитационной, стойкости конструкционных материалов, 5Известен способ моделированияпроцесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным в нееиспытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов 11.Однако известный способ не обеспечивает достаточно высокой точности определения кавитационной,стойкости материалов, поскольку кавитационное воздействие производится 15путем схлопывания кавитационныхпузырьков и непосредственного ихвзаимодействия с испытуемым образцом и имеет недостаточно высокуюконцентрацию подводимой энергии.Цель изобретения - повышениеточности определения кавитационнойстойкости образца,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу моделирования 25процесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным внее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, их фокусирование осуществляют с образованием воздействующих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременным фокусированием лазерныхимпульсов в три ее зоны на заданномрасстоянии от поверхности образца.На чертеже представлено устройство для моделирования процесса кавитации.Устройство содержит импульсныелазеры 1-3, объективы 4-6, синхрони Озирующее устройство 7,кювету 8 с жидкостью и помещенным в нее испытуемым образцом 9,Способ осуществляется следующимобразом. 45Одновременно вырабатываемые с помощью синхронизирующего устройства 7 лазерные импульсы от лазеров 1-.3 фокусируют объективами 4-6 в триэоны жидкостй в кювете 8 на заданном расстоянии от поверхности испытуемого образца 9, помещенного в нее.При этом фокусирование лазерныхимпульсов осуществляют с образованием воздействующих на образец 9ударных волн путем пробоя жидкости.В результате одновременного образования ударных волн от трех лазерных 5986 гимпульсов на заданном расстоянииот поверхности испытуемого образца 9 они встречаются на этой поверхности практически в одной точке,и давление ударной волны в этой.точке возрастает в три раза.Расстояние 1 от поверхности испытуемого образца 9 до зон, в которые фокусируются лазерные импульсы,должно удовлетворять следующему соотношениюггде Й - диаметр каустики фокусирующей оптической системыс объективами 4-6;с - коэффициент, зависящий отэнергии лазерного излучения,Ь - предел текучести материалаобразца 9.Для разрушения материала поддействием ударной волны необходимо,чтобы давление на ее фронте былоравно или больше, чем предел текучести образца 9 - Й . Давление натфронте волны пропорционально энергиилазерного импульса и линейно убывает с увеличением расстояния от точкиобразования ударной волны, поэтомуспри 1 ) - образец 9 не разрушается,тПри 1 ( - образец 9 разрушается не2только ударными волнами, но и непос-.редственно термическим воздействиемлазерного излучения, что нарушаетдостоверность определения кавитационной стойкости образца 9.При использовании предлагаемогоспособа выполняются все три условия,характеризующие кавитационную эрозию, - мгновенность приложения нагрузки, ее периодичность и локальностьКроме того, параметры ударной волныот одновременного фокусирования лазерных импульсов в три зовы жидкостиимеют следующие значения: давлениена фронте ударной волны порядка100 ИПа, энергия ударной волны порядка 10" Дж, скорость распростране- .ния волны порядка 2000 м/с, длительность воздействия на образец 9 поряд.ка 10 с, т.е. испытуемый образецразрушается под действием гидравлических ударов с теми же параметрами,которые возникают при кавитационнойэрозии в натурных условиях в результате согласованного схлопыванияИспользование изобретения позволит повысить точность определения кавитационной стойкости конструкциСоставитель М.КлассонТехред О.Неце Корректор Л,Пилипенко Редактор Р.Цицика1 Заказ 4304/38 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патейтн, г.ужгород, ул,Проектная, 4 3 11 б 5986 фзначительного количества кавитацион- онных материалов путем приближения ных пузырьковпараметров .ударных волн, воздействующих на испытуемый образец, к параметрам ударных волн, возникающих при кавитационной эрозии в натурных условиях.