Методы и средства определения динамической прочности воды

Методы и средства определения динамической прочности воды

Автор: Радзюк А. Ю., Истягина Е. Б., Кулагин В. А., Пьяных Т. А., Гришаев Д. А.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации

Статья в выпуске: 3 т.16, 2023 года.

Бесплатный доступ

В настоящей работе представлены результаты исследований с целью определения кавитационной прочности воды. Предложено использовать изменение зависимости скорости сдвига от сдвигающих напряжений в качестве критерия, позволяющего определить момент перехода от сплошного потока к кавитационному. Для обработки экспериментальных результатов проведены численные расчеты с использованием метода локальной полиномиальной регрессии. Обработка данных методами аппроксимации позволила продемонстрировать, что коэффициент динамической вязкости воды, в области однофазного течения являющийся константой при постоянной температуре, снижается при начале нарушения сплошности потока, т.е. кавитационных процессах в жидкости.

Еще

Кавитация, динамическая прочность воды, методы определения прочности воды

Короткий адрес: https://sciup.org/146282627

IDR: 146282627

Список литературы Методы и средства определения динамической прочности воды

  • Kwak H. -Y., Kang K. -M., Ko I. The absolute metastable limit of liquids under tension-A review, Evolutionary Ecology, 2011, 25(4), 863–869.
  • Mørch K. A. Reflections on cavitation nuclei in water, Physics of Fluids, 2007, 19(7), 072104.
  • Temperley H. N. V., Trevena D. H. Why is the tensile strength of water measured dynamically less than that measured statically? (1987) Journal of Physics D: Applied Physics, 20(8), статья 018, 1080–1081.
  • Williams P. R., Williams R. L. On anomalously low values of the tensile strength of water, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2000, 456(1998), 1321–1332.
  • Кедринский В. К. Нелинейные проблемы кавитационного разрушения жидкости при взрывном нагружении (обзор), ПМТФ, 1993, 34(3), 74–91 [Kedrinsky V. K. Nonlinear problems of cavitation destruction of liquid under explosive loading (review), PMTF, 1993, 34(3), 74–91 (in Rus.)].
  • Xiao C., Heyes D. M. Cavitation in stretched liquids, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2002, 458(2020), 889–910.
  • Богач А. А., Уткин А. В. Прочность воды при импульсном растяжении, ПМТФ, 2000, 4(4), 198–205 [Bogach A. A., Utkin A. V. The strength of water under pulsed tension, PMTF, 2000, 4(4), 198–205 (in Rus.)].
  • Наймарк О. Б., Уваров С. В., Банникова И. А., Ефремов Д. В. Многомасштабная неустойчивость пластических сдвигов как механизм турбулентности, Тезисы докладов Международных конференций «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» и «Химия нефти и газа» в рамках Международного симпозиума “Иерархические материалы: разработка и приложения для новых технологий и надежных конструкций”, 2018, 10–11 [Naimark O. B., Uvarov S. V., Bannikova I. A., Efremov D. V. Multiscale instability of plastic shifts as a mechanism of turbulence, Abstracts of reports of International conferences «Promising materials with hierarchical structure for new technologies and reliable structures» and «Chemistry of oil and gas» in the framework of the International Symposium “Hierarchical materials: development and applications for new technologies and reliable structures”, 2018, 10–11 (in Rus.)] DOI: 10.17223/9785946217408/4.
  • Банникова И. А., Зубарева А. Н., Уткин А. В., Уваров С. В., Наймарк О. Б. Метастабильные состояния, релаксационные механизмы и разрушение жидкостей при интенсивных воздействиях, Физическая мезомеханика, 2016, 19(3), 69–77 [Bannikova I. A., Zubareva A. N., Utkin A. V., Uvarov S. V., Naimark O. B. Metastable states, relaxation mechanisms and destruction of liquids under intense influences, Physical mesomechanics, 2016, 19(3), 69–77 (in Rus.)].
  • Банникова И. А., Уваров С. В., Баяндин Ю. В., Наймарк О. Б. Экспериментальное исследование неньютоновских свойств воды в условиях электровзрывного нагружения, Письма в Журнал технической физики, 2014, 40(17), 87–93 [Bannikova I. A., Uvarov S. V., Bayandin Yu. V., Naimark O. B. Experimental study of non-Newtonian properties of water under conditions of electroexplosive loading, Letters to the Journal of Technical Physics, 2014, 40(17), 87–93 (in Rus.)].
  • Фёдоров А. В, Михайлов А. Л., Финюшин С. А., Калашников Д. А., Чудаков Е. А., Бутусов Е. И., Гнутов И. С. Регистрация спектра скоростей частиц при выходе ударной волны на поверхность жидкостей различной вязкости, Физика горения и взрыва, 2016, 52(4), 122–128 [Fedorov A. V., Mikhailov A. L., Finyushin S. A., Kalashnikov D. A., Chudakov E. A., Butusov E. I., Gnutov I. S. Registration of the particle velocity spectrum at the shock wave exit to the surface of liquids of various viscosities, Physics of gorenje and explosion, 2016, 52(4), 122–128 (in Rus.)] DOI: 10.15372/FGV20160412.
  • Десятникова М. А., Игнатова О. Н., Раевский В. А. Динамическая модель откольного разрушения в жидкостях и твердых телах, Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика, 2016, 4, 46–54 [Desyatnikova M. A., Ignatova O. N., Rayevsky V. A. Dynamic model of spall fracture in liquids and solids, Issues of atomic science and technology. Series: Theoretical and Applied Physics, 2016, 4, 46–54 (in Rus.)].
  • Игнатова О. Н., Раевский В. А., Целиков И. С. Кинетическая модель компактирования поврежденности в средах с прочностью, Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, 2014, 1, 18–23 [Ignatova O. N., Rayevsky V. A., Tselikov I. S. Kinetic model of damage compaction in environments with strength, Issues of atomic science and technology. Series: Mathematical Modeling of Physical Processes, 2014, 1, 18–23 (in Rus.)].
  • Десятникова М. А., Игнатова О. Н., Раевский В. А., Целиков И. С. Динамическая модель роста и схлопывания пор в жидкостях и твердых веществах, Физика горения и взрыва, 2017, 53(1), 115–122 [Desyatnikova M. A., Ignatova O. N., Rayevsky V. A., Tselikov I. S. Dynamic model of pore growth and collapse in liquids and solids, Physics of gorenje and explosion, 2017, 53(1), 115–122 (in Rus.)] DOI: 10.15372/FGV20170114.
  • В. А. Сосиков, А. В. Уткин, В. Е. Фортов Особенности разрушения воды вблизи температуры замерзания при импульсном растяжении, Журнал экспериментальной и теоретической физики, 2008, 133(5), 1036–1042 [V. A. Sosikov, A. V. Utkin, V. E. Fortov Features of water destruction near the freezing point under pulsed tension, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2008, 133(5), 1036–1042 (in Rus.)].
  • Федоров А. В., Игнатова О. Н., Антонюк Л. К., Гнутов И. С., Говорунова Т. А., Яговкин А. О. Регистрация параметров откольного разрушения воды в зависимости от её исходного состояния, XIX Харитоновские чтения. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Сборник докладов, 2017, 1, 422–426 [Fedorov A. V., Ignatova O. N., Antonyuk L. K., Gnutov I. S., Govorunova T. A., Yagovkin A. O. Registration of parameters of water breakage depending on its initial state, XIX Kharitonov readings. Extreme states of matter. Detonation. Shock waves. Collection of reports, 2017, 1, 422–426 (in Rus.)].
  • Li B., Gu Y., Chen M. An experimental study on the cavitation of water with dissolved gases, Experiments in Fluids, 2017, 58(164). doi.org/10.1007/s00348–017–2449–0.
  • Gao Z., Wu W., Wang B. The effects of nanoscale nuclei on cavitation, Journal of Fluid Mechanics, 2021, 911(A20). doi.org/10.1017/jfm.2020.1049.
  • Радзюк А. Ю., Истягина Е. Б. Метод определения динамической прочности жидкости, Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2017, 10(1), 44–47 [Radzyuk A. Yu., Istyagina E. B. Method for determining the dynamic strength of a liquid, Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2017, 10(1), 44–47 (in Rus.)].
  • Boteler J. M., Sutherland G. T. Tensile failure of water due to shock wave interactions, Journal of Applied Physics, 2004, 96 (11), 6919–6924.
  • Sosikov V. A., Utkin A. V., Fortov V. E. Cavitation in water under tension near the freezing point, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2008, 106 (5), 905–909.
  • Williams P. R., Williams P. M., Brown S. W. J., Temperley H. N. V. On the tensile strength of water under pulsed dynamic stressing, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1999, 455(1989), 3311–3323.
  • Williams P. R., Williams R. L. Cavitation and the tensile strength of liquids under dynamic stressing, Molecular Physics, 2004, 102(19–20), 2091–2102.
  • Williams R. L., Williams P. R., Al-Hussany A. F. H. The tensile strength of water as a function of temperature, Proceedings of the American Society of Mechanical Engineers Fluids Engineering Division Summer Conference, 2005, 2, 525–530.
  • Williams R. L., Williams P. R., Chan C. H. H., Brad R., Al-Hussany A. F. H. The Effects of Temperature and Rate of Dynamic Stressing on the Tensile Strength of Monograde and Multigrade Oils, Small Engine Technology Conference & Exposition, 2006. doi.org/10.4271/2006–32–0017.
  • Ефремова К. Д., Пильгунов В. Н. Кавитационные свойства жидкостей, Наука и образование. МВТУ им. Баумана, 2016, 3, 12–36 [Efremova K. D., Pilgunov V. N. Cavitation properties of liquids, Science and education. Bauman Moscow State Technical University, 2016, 3, 12–36 (in Rus.)].
  • Li Z. G., Xiong S., Chin L. K., Ando K., Zhang J. B., Liu A. Q. Water’s tensile strength measured using an optofluidic chip, Lab on a Chip, 2015, 15 (10), 2158–2161.
  • Lubansky A. S., Brad R., Williams P. R., Deganello D., Claypole T. C. Measuring maximum tensile strength of liquids at low stressing rates, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2011, 166 (16), 896–899.
  • Gu Y., Li B., Chen M. An experimental study on the cavitation of water with effects of SiO2 nanoparticles, Experimental Thermal and Fluid Science, 2016, 79, 195–201.
  • Mørch K. A. Cavitation Nuclei and Tensile Strength of Water January 2018, In book: Proceedings of the 10th International Symposium on Cavitation Baltimore, Maryland, USA, 2018, 233–238. DOI:10.1115/1.861851_ch45.
  • Радзюк А. Ю., Истягина Е. Б. Экспериментальное определение режима течения при радиальном движении жидкости, Журнал СФУ: Техника и технологии, 2014, 7(7), 48–54 [Radzyuk A. Yu., Istyagina E. B. Experimental determination of the flow regime in radial fluid motion, Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2014, 7(7), 48–54 (in Rus.)].
  • Малкин А. Я., Исаев А. И. Реология: концепции, методы, приложения. СПб.: Профессия, 2007. 560 [Malkin A. Ya., Isaev A. I. Rheology: concepts, methods, applications. St. Petersburg: Profession, 2007. 560 (in Rus.)].
  • Банникова И. А. Автомодельные закономерности деформирования и разрушения сплошных сред при интенсивных воздействиях, автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск, 2017, 22 [Bannikova I. A. Self-similar patterns of deformation and destruction of continuous media under intense influences, abstract. dis. … cand. of phys.-math Sci. Tomsk, 2017, 22 (in Rus.)].
  • Сосиков В. А. Экспериментальное исследование импульсного растяжения жидкостей при ударно-волновом воздействии, дис. … канд. физ.-мат. наук. Черноголовка, 2006, 101 [Sosikov V. A. Experimental study of pulsed stretching of liquids under shock-wave action, dis. … cand. of phys.-math Sci. Chernogolovka, 2006, 101 (in Rus.)].
  • Виноградов В. Е. Исследование вскипания перегретых и растянутых жидкостей, дис. … д-р физ.-мат. наук. Екатеринбург, 2006. 243 [Vinogradov V. E. Investigation of boiling of superheated and stretched liquids, dis. … doctor of phys.-math Sci. Yekaterinburg, 2006. 243 (in Rus.)].
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp