Ученые из университетов Уотерлу (Канада) и Цинхуа (КНР) создали теоретическую модель для прогнозирования образования пузырьков воздуха в трубопроводах и водяных турбинах. Разработка поможет инженерам проектировать гидравлические системы и разрабатывать рекомендации по эксплуатации так, чтобы минимизировать износ и повышать надежность технологии. Статья исследователей опубликована в Journal of Fluid Mechanics.
Исследователи рассмотрели явление кавитации — образования и разрушения пузырьков с газом в результате быстрых изменений давления в жидкостях. Когда эти пузырьки схлопываются или взрываются, они временно создают высокие температуры, высокоскоростные микроструи и ударные волны, которые часто становятся причиной повреждения водопроводных труб и корабельных винтов. В особых случаях это может привести к катастрофическим отказам труб на гидроэлектростанциях.
«Пузырьки газа обычно маленькие и быстрые, но они могут нанести серьезные повреждения даже на таких поверхностях, как твердые сплавы и стекло. С другой стороны, сила этих пузырей может быть использована во благо — с помощью кавитации можно разрушать камни в почках, уничтожать бактерии без применения химикатов и даже производить пиво и шоколад», — рассказывает руководитель исследования, профессор механики и мехатроники Чжао Пан.
Явление кавитации можно наблюдать в известном трюке с выбиванием дна у бутылки с жидкостью. Удар ладонью по горлышку вызывает большое ускорение жидкости относительно стенок бутылки. Это снижает давление на дне, вызывая быстрое образование пузырьков газа. За счет этого стеклянное дно разбивается.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
