Анотація до роботи:

Савченко Г.Ю. Гідродинамічні характеристики пристінних суперкавітаційних течій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 01.02.05 – механіка рідини, газу та плазми. - Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено вивченню пристінних суперкавітаційних і бризкових течій методом гідродинамічного експерименту з наступною обробкою та узагальненням одержаних результатів.

Визначені основні параметри і загальні закономірності утворення пристінних суперкаверн на тілах обертання та плоских поверхнях. Показано вплив примежового шару на розмір пристінних каверн, коли розміри кавітатора менші розмірів пограничного шару. Методом осереднення швидкості в шарі та залучення до розрахунку ефективного числа кавітації були одержані формули обчислення для кавітаційного опору пристінних суперкаверн. Окрему увагу приділено струменевим і бризковим течіям, що виникають всередині пристінних суперкаверн. Експериментально та чисельним моделюванням одержані оптимальні параметри розподіленого вдуву газу, коли зниження опору досягає максимального значення. Виявлена перевага реберчастих поверхонь у реалізації механізму зниження бризкового опору. Розроблені комп'ютерні підпрограми для проектування форми суперкавітуючих об'єктів з врахуванням форми каверн і зазору в пристінних суперкавернах, а також для розрахунку параметрів пристінних суперкавітаційних та бризкових течій. Удосконалена методика дослідження глісування тіл обертання в каверні дозволила виявити залежність коефіцієнта підйомної сили від кута атаки, глибини занурення задньої кромки та відношення діаметрів тіла обертання і суперкаверни.

Експериментальні дослідження та розрахунки дозволили визначити основні параметри і загальні закономірності утворення пристінних суперкаверн на тілах обертання та плоских поверхнях. Широке коло проведених досліджень дозволило одержати нові результати, основні з яких полягають в наступному:

1. Визначені особливості внутрішніх газових та бризкових течій, властивих пристінним суперкавернам. Вказано на наявність поблизу вільної поверхні суперкаверни як додатних, так і від’ємних градієнтів швидкості та критичної відносної швидкості, вище якої починається зрив бризок. Запропоновані формули для визначення діапазону припустимих швидкостей газу та оптимальних зазорів всередині пристінних суперкаверн. Для розрахунків розмірів пристінних суперкаверн запропоновано ввести ефективне число кавітації *, що враховує зниження швидкісного напору в примежовому шарі.

2. На основі застосування узагальнених схем суперкавітаційного обтікання визначені розміри оптимального корисного об’єму суперкаверн, циліндричних корпусів та розміру пристінних суперкаверн. Запропонована формула для розрахунку ефективності використання суперкавітаційної схеми обтікання на тілах обертання. Розроблена комп’ютерна підпрограма для розрахунку кільцевих зазорів між корпусами моделі і поверхнею суперкаверни, яка входить в розроблену в ІГМ програму SCAV для проектування форми і параметрів суперкавітаційних моделей.

3. Для розвинених бризкових течій встановлені залежності коефіцієнта гідродинамічного опору плоских поверхонь від кута натікання і концентрації бризок, а для газово- бризкових течій в зазорах між твердою стінкою та вільною поверхнею водяного потоку вказано на наявність двох характерних режимів бризкового опору: сильної і слабкої залежності бризкового опору від зазору, та його критичної величини »0.03L, що їх розділяє. Для розрахунку бризкового опору запропоновані апроксимаційні співвідношення, які зручно використовувати в комп’ютерних програмах при моделюванні пристінних суперкавітаційних течій.

4. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження показали можливість запобігти перенесення імпульсу від бризкового потоку на тверду поверхню за допомогою спеціального розподілу піддуву газу в нормальному напрямку через ряди перфорації в поверхні. Експериментально виявлена перевага ребристих поверхонь у реалізації механізму зниження бризкового опору за рахунок допоміжної ролі ребер у формуванні газових струменів. Досягнутий максимальний ефект зниження бризкового опору для проникної поверхні в три рази перевищує затрачений на здув бризок імпульс.

5. При глісуванні циліндрів по плоскій та увігнутій поверхні рекомендовано додатково враховувати дію гідростатичної сили і підпору у вигляді суцільних і бризкових струменів. Результати експериментальних досліджень дозволяють рекомендувати апроксимаційні співвідношення для розрахунку коефіцієнта гідродинамічної сили при глісуванні циліндра по плоскій поверхні та у циліндричній западині.

Публікації автора:

1. Савченко Г.Ю. Исследование сил, возникающих на пластине в брызговом потоке / Савченко Г.Ю. // Вестник НТУУ «КПИ», «Машиностроение» – 1999. - № 36, Т.2.- С. 362-368.

2. Савченко Г.Ю. Моделирование процессов, возникающих на несущих поверхностях в брызговом потоке / Савченко Г.Ю., Савченко В.Т. // Вестник НТУУ «КПИ», «Машиностроение» – 2000. - № 38, Т.2.- С. 227-232.

3. Савченко Г.Ю. Управление брызговым потоком вблизи твердой поверхности / Савченко Г.Ю. // Прикладная гидромеханика. – 2003. – Т.5 (77), № 4. – С. 58-63.

4. Савченко Г.Ю. Влияние вдува газа на брызговое сопротивление поверхности / Савченко Г.Ю. // Прикладная гидромеханика. - 2004. – Т.6 (78), № 2. - С. 60-64.

5. Савченко Г.Ю. Оценка эффективности использования суперкавитации на осесимметричных корпусах / Савченко Г.Ю., Савченко Ю.Н. // Прикладная гидромеханика.–2004.–Т.6 (78), № 4.–С.78-83.

6. Савченко Г.Ю. Пристеночная суперкавитация на вертикальной стенке / Савченко Г.Ю., Савченко Ю.Н. // Прикладная гидромеханика. - 2006. – Т.8 (80), № 4. - С. 53-59.

7. Савченко Г.Ю. Глиссирование цилиндра по поверхности суперкаверны / Савченко Г.Ю., Савченко Ю.Н. // Прикладная гидромеханика. - 2007. – Т.9(81), № 1. - С.81-85