Документация Engee
Notebook

Явление кавитации в двухфазной жидкости

В этом проекте мы покажем, как блоки палитры "Двухфазная жидкость" (2P) могут быть использованы для наблюдения на модели эффекта кавитации.

Описание модели

В основе модели - поршень, приводимый в движение источником давления с синусоидальным законом изменения. Во время отрицательной части цикла источника давления в жидкости начинается кавитация, на что уходит часть энергии, из-за чего падает усилие, создаваемое преобразователем. В результате меняется характер перемещения штока поршня. Шток начинает дрейфовать и не возвращается в исходное положение.

image.png

Результаты расчета

Запустим модель в режиме программного управления и изучим результаты.

In [ ]: 
engee.open("cavitation_two_phase_fluid.engee")
data = engee.run();

Помимо двухфазного варианта (где рабочая жидкость может частично или полностью перейти в газ) в модели также есть тракт, собранный из элементов библиотеки "Изотермическая жидкость".

Так мы можем сравнить работу двух гидравлических моделей на одном графике:

In [ ]: 
sl = data["Константа.1"]
# Двухфазная жидкость
s_2p = data["Controlled Pressure Difference Source (2P).outlet.p"]
d_2p = data["Датчик абсолютного поступательного движения.p"]
p_2p = data["Translational Mechanical Converter (2P).p"]
# Изотермическая жидкость
p_il = data["Преобразователь в поступательное движение (ИЖ).p"]
s_il = data["Источник перепада давления (ИЖ).outlet.p"]
d_il = data["Датчик абсолютного поступательного движения-1.p"]

plot(
    plot([p_2p.time p_il.time s_2p.time sl.time], [p_2p.value p_il.value s_2p.value sl.value]./1e6, label = ["2Ф" "ИЖ" "Выход насоса" "Линия насыщения"], c=[:steelblue1 :blue :orange 2], lw=[4 1 2 2], ls=[:solid :dash :dot :solid], title="Давление, МПа"),
    plot(d_2p.time, [d_2p.value d_il.value], label=false, title = "Перемещение штока, м", c=[:steelblue1 :blue], lw=[4 1]),
    titlefont=font(10), guidefont=font(8), layout=(2,1)
)
Out[0]:

На этом графике показана нормированная внутренняя энергия (unorm) объема жидкости в поршне (2Ф). По графику можно определить фазу рабочего тела в поршне:

  • обычная жидкость, когда -1 <= unorm < 0;

  • двухфазная смесь, когда 0 <= unorm <= 1;

  • перегретый пар, когда 1 < unorm <= 2.

In [ ]: 
include("plotNormalizedInternalEnergy.jl")
Out[0]:

Когда жидкость находится в состоянии двухфазной смеси, значение unorm соответствует паросодержанию.

Заключение

Этот пример наглядно демонстрирует, как кавитация влияет на работу механического преобразователя, и был создан для того, чтобы мы могли лучше понимать и прогнозировать поведение систем с двухфазными жидкостями в условиях переменного давления.