अनुमान लगा रहा है कि क्या एक वाल्व या नोजल कैविटी के माध्यम से प्रवाह

Question

मेरी समझ यह है कि गुहिकायन तरल के प्रवाह में होता है जब स्थैतिक दबाव वाष्प दबाव से नीचे चला जाता है, यहां तक ​​कि रुक-रुक कर। यहां तक ​​कि अगर समय-औसत स्थिर दबाव (आप जो माप सकते हैं) वाष्प दबाव से ऊपर है, तो दबाव अशांति या अन्य अस्थिरता से उतार-चढ़ाव काफी हो सकता है जो स्थानीय स्तर पर कैविटी का कारण बन सकता है। तो वाष्प दबाव के खिलाफ समय-औसत स्थिर दबाव की तुलना करना पर्याप्त नहीं है; दबाव में उतार-चढ़ाव के कारण आपको कुछ अतिरिक्त कुशन जोड़ने की आवश्यकता है। (यह मेरी व्याख्या है, इसमें बहुत गहराई से नहीं पढ़ा है।)

इसलिए, विभिन्न पुस्तकों, वेबसाइटों, और जर्नल लेखों में मैंने अनुमान लगाने के लिए दो अलग-अलग प्रकार के आयामहीन संख्याएं देखी हैं कि क्या वाल्व या नोजल कैविटी के माध्यम से प्रवाह। उन्हें आम तौर पर गुहिकायन सूचकांक या गुहिकायन संख्या कहा जाता है। वे दो रूपों में से एक लेते हैं:

$$\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{p_\text{in} - p_\text{out}}$$

या

$$\sigma = \frac{p_\text{in} - p_\text{vapor}}{\tfrac{1}{2} \rho V^2}$$

जहाँ इनलेट दबाव है, आउटलेट दबाव है, वाष्प दबाव है, तरल घनत्व है, और प्रवाह का कुछ विशिष्ट वेग है (कहते हैं, नोजल मामले में, आउटलेट पर वेग)। इस संख्या के कुछ रूप उपरोक्त संख्याओं के व्युत्क्रम हैं, लेकिन ये अलग नहीं हैं।$p_\text{in}$$p_\text{out}$$p_\text{vapor}$$\rho$$V$

इन मापदंडों में क्या अंतर है? ऊर्जा संरक्षण के आधार पर आप दबाव ड्रॉप को प्रवाह दर से संबंधित कर सकते हैं, लेकिन आम तौर पर गैर-आदर्शताओं के लिए एक अनुभवजन्य गुणांक जोड़ा जाता है। क्या मुझे कुछ और याद आ रहा है?

क्या एक रूप को दूसरे पर पसंद किया जाता है? सर्वश्रेष्ठ मैं बता सकता हूं कि एक या दूसरे का उपयोग करना इस बात पर निर्भर करता है कि आपके पास किस प्रकार का डेटा है (इसलिए, टरबाइन ब्लेड पर प्रवाह के लिए, वेग रूप को प्राथमिकता दी जाती है), लेकिन मैंने दोनों को नोजल के लिए भी देखा है।

मुझे इन नंबरों के आधार पर कैविटी की भविष्यवाणी करने के लिए सटीक डेटा कहां मिल सकता है? मैंने विभिन्न जर्नल लेखों से एटमाइज़र नलिका पर कुछ डेटा का उपयोग करने की कोशिश की है, लेकिन आम तौर पर वे गुहिकायन संख्या के विभिन्न रूपों का उपयोग करते हैं। डेटा में से कुछ नोजल के माध्यम से प्रवाह मैं चाहता हूँ दबाव पर दबाव होगा, लेकिन इसी तरह की नलिका के लिए अन्य डेटा का सुझाव है कि आप नहीं करेंगे। मुझे यकीन नहीं है कि असंगति का स्रोत क्या है। मेरी समझ दोषपूर्ण हो सकती है, कैविटी नंबर मॉडल बहुत सरल हो सकता है, डेटा गलत हो सकता है, आदि।

Answer 1

दोनों समीकरणों के बीच का अंतर

कैविटेशन संख्या गतिशील दबाव अंतर के स्थैतिक दबाव अंतर का अनुपात है। इसलिए, यदि आप पहले समीकरण का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको कुल दबाव को मापने के लिए पिटोट ट्यूब का उपयोग करके दबाव लेना होगा, जबकि यदि आप दूसरे समीकरण का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको फ्रीस्ट्रीम वेग को मापने की आवश्यकता होगी, लेकिन मैं सुझाऊंगा त्वरण और सीमा परत के विकास के संभावित प्रभावों के कारण बहाव के बजाय इसे ऊपर की ओर मापना। इसके अलावा, आपका होना चाहिए , यह उसी स्थान से मेल खाता है जहाँ मापा जाता है, क्योंकि यह समीकरण Bernoulli के समीकरण से लिया गया है, जो कहता है कि ऊर्जा एक स्ट्रीमलाइन के साथ संरक्षित है। V i n p i i $V$$V_{in}$$p_{in}$

क्या एक रूप को दूसरे पर पसंद किया जाता है?

कई वर्षों तक कैविएशन रिसर्च में काम करने वाले मेरे सभी अनुभव में, हमने आपके द्वारा बताए गए बाद के समीकरण का लगभग हमेशा उपयोग किया है (हालांकि मैं मुख्य रूप से हाइड्रोफॉयल और प्रोपल्शन सिस्टम में काम कर रहा हूं)। इसका कारण यह है कि हम एक घुसपैठ विधि का उपयोग करके लेजर डॉपलर वेलोसिमेट्री (एलडीवी) का उपयोग करके अधिक सटीक गैर-घुसपैठ वेग उपाय प्राप्त कर सकते हैं ।

मुझे इन नंबरों के आधार पर कैविटी की भविष्यवाणी करने के लिए सटीक डेटा कहां मिल सकता है?

अशांति तीव्रता और वायु नाभिक सामग्री जैसी चीजों में अंतर के कारण प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग करना कठिन है, जो कि नियंत्रित प्रयोगशाला विधियों के साथ वास्तविकता में मेल करना मुश्किल है। परंपरागत रूप से, मेरी मंडलियों में, यह आपके डिज़ाइन पर कुछ CFD विश्लेषण कोड चलाकर किया जाता है। यहां दो अलग-अलग दृष्टिकोण हैं: (1) एक RANS या LES तकनीक का उपयोग करके औसत माध्य प्रवाह की गणना करते हैं, और (2) एक बुलबुला डायनेमिक्स कोड का उपयोग करते हुए जो हवा के नाभिक का मॉडल बनाएगा, लेकिन एक प्रवाह क्षेत्र (या तो प्रयोगात्मक उपायों से या उसके लिए) की आवश्यकता होती है सीएफडी मॉडल से)। यदि आप प्रवाह क्षेत्र की गणना करने के लिए एक विशिष्ट आरएएनएस सीएफडी मॉडल का उपयोग करते हैं, तो यह आपको दबाव गुणांक देना चाहिए जिसकी गुहा संख्या के समान परिभाषा है:

$$C_P = \frac{P-P_\infty}{\frac{1}{2}V^2}$$

यदि आप अपने नोजल पर कुछ सीएफडी गणना कर रहे हैं, तो आपको न्यूनतम दबाव का स्थान ढूंढना चाहिए, और यह वह जगह है जहां गुहाओं को होना चाहिए। आप इस दबाव गुणांक से गुहिकायन संख्या का अनुमान लगा सकते हैं:

$$\sigma = -C_P^{min}$$

जहाँ आपके नोजल में न्यूनतम दबाव होता है। मैं इसे इस पेपर में और अधिक विस्तार से समझाता हूं । हालांकि, यह आपको केवल समय औसतन कैविटेशन इंसेप्शन नंबर का अंदाजा देगा। जब तक यह बिल्कुल महत्वपूर्ण नहीं है, ज्यादातर लोग कैविटी की स्थापना की ऐसी सटीक भविष्यवाणी प्राप्त करने की कोशिश में इस तरह के विस्तार में नहीं जाते हैं।$C_P^{min}$

यदि आप अधिक सटीक संख्या प्राप्त करना चाहते हैं, तो आपको यह विचार करने की आवश्यकता है कि गुहिकायन स्थापना के लिए एक ही समय में तीन चीजों की आवश्यकता होती है: (1) दबाव का एक स्थानीय क्षेत्र जो पानी के वाष्प दबाव से नीचे है, (2) एक वायु नाभिक जो उस निम्न दबाव क्षेत्र में प्रवेश करता है, और (3) वायु नाभिक को एक महत्वपूर्ण पर्याप्त समय के लिए कम दबाव में होना चाहिए कि यह मूल रूप से तेजी से बढ़ता है, अस्थिर हो जाता है और इसलिए ढह जाता है। जिस तरह से लोगों को अधिक सटीक अनुमान लगाने में सक्षम किया गया है वह एक लाग्रनिज विधि का उपयोग करके किया गया है जो एक यूलरियन सीएफडी डेटासेट के माध्यम से वायु नाभिक भेजने का अनुकरण करता है। इस क्षेत्र के कुछ वास्तविक विशेषज्ञ Dynaflow-inc.com के लोग हैं। मैं इस पत्र पर एक नज़र डालने का सुझाव दे सकता हूं:

चहाइन, जीएल "कैविएशन इंसेप्शन एंड नॉइज़ पर न्यूक्लि इफेक्ट्स", 25 वीं संगोष्ठी नौसेना जल विज्ञान, सेंट जॉन्स, एनएल, कनाडा, अगस्त 8-13, 2004 पर। पीडीएफ यहाँ।

हालाँकि, यदि आप उस सभी परेशानी में नहीं जाना चाहते हैं, तो मैं आपको सुझाव दूंगा कि आप अपने प्रवाह की परिवेशगत अशांति की तीव्रता के आधार पर दबाव में उतार-चढ़ाव अनुमान की गणना करें, और फिर अपने मतलब के दबाव से इस मान को घटाएं। गुहिकायन संख्या का एक बेहतर अनुमान प्राप्त करें। यदि आप RANS तकनीक का उपयोग कर रहे हैं, तो आपको अशांति मॉडल से यह मूल्य प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए। यदि आप उपयोग करने के लिए संभावित सीएफडी तकनीकों को देख रहे हैं, जब तक आपके पास खर्च करने के लिए बहुत पैसा नहीं है, तो मैं ओपनफैम का उपयोग करने का सुझाव दे सकता हूं।$p'$

Comments

यह एक महान जवाब है! आपने कई चीजों को संबोधित किया जिनसे मैं अनजान था और निश्चित रूप से मुझे बहुत समय बचा लिया। धन्यवाद। मैं इस विषय पर भविष्य में कुछ अनुवर्ती प्रश्न पोस्ट कर सकता हूं।

— बेन त्रेताटेल

बिलकुल कोई परेशानी नही। अधिक पूछने के लिए स्वतंत्र महसूस करें। मैंने मॉडलिंग कैविटेशन में विशेषज्ञता और विशेष रूप से कैविटी स्थापना की भविष्यवाणी करने की कोशिश करते हुए कुछ साल बिताए, लेकिन मैं वास्तव में उस क्षेत्र में अब काम नहीं कर रहा हूं। इसलिए, मुझे खुशी है कि यदि अन्य ज्ञान का उपयोग कर सकते हैं। इस विषय पर क्लासिक पुस्तकों में से एक यहाँ है: amazon.com/Cavitation-Bubble-Dynamics-Engineering-Science/dp/…

— Wes