ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012
23
явлением нестационарной кавитации и прецессионным движением
концевых вихрей в зоне обратных токов. Как показывает анализ пуб-
ликаций последних лет, интерес к этой тематике вызван не только
развитием ракетно-космической отрасли, но и широким применением
насосных систем для перекачки нефтепродуктов в системах охла-
ждения мощных энергетических установок.
В работах доцента Ю.М. Степанчука рассмотрена возможность
возникновения автоколебаний в замкнутой системе топливоподачи в
виде трубопровода и наддуваемого расходного бака [37]. Кроме того,
им разработана математическая модель этой системы и создана лабо-
раторная экспериментальная установка.
Уточнение расчетов динамических характеристик топливных си-
стем связано с учетом возможной двухфазности потока рабочей жид-
кости. Из-за наличия в жидкости даже малого количества свободной
газовой фазы скорость звука смеси существенно уменьшается, в то
время как ее плотность практически не отличается от плотности ка-
пельной жидкости. Кроме того, во многих практических случаях объ-
емное газосодержание двухфазной смеси распределено по продоль-
ной координате трубопроводов неоднородным образом, так что сжи-
маемость смеси и, следовательно, скорость звука являются функцией
продольной координаты трубопровода:
( ).
a a x
=
Влияние монотонной зависимости скорости звука от продольной
координаты трубопровода на спектр собственных частот рассмотрено
в работе [38], на вид и свойства частотных характеристик гидроси-
стем — в работах [39, 40], на границы областей устойчивости — в
работе [41]. Выявлены также «зоны непрозрачности» гидролиний по
отношению к малым возмущениям при монотонном и периодическом
изменении волнового сопротивления или проходного сечения гидро-
линии по продольной координате [40].
Еще одно направление исследований кавитационных течений
связано с изучением динамики развитой ограниченной искусствен-
ной газовой каверны. Каверны такого вида возникают в трубопрово-
де в результате подачи газа за кавитатор или непосредственно струей
в поток жидкости и ограничены в своем радиальном развитии стен-
ками магистрали, а в осевом — расположенными ниже по потоку
местными гидросопротивлениями в виде сужений проходного сече-
ния магистрали, поворотов потока, а также подсоединением нагру-
зочных агрегатов. Течения с искусственными газовыми кавернами в
неограниченных потоках и однородных протяженных магистралях во
многих случаях сопровождаются колебаниями, которые носят ло-
кальный характер. При видимом существенном изменении формы и
размеров каверн пульсации давления внутри каверны и в окружаю-
щем потоке являются при этом незначительными.