Механическое состояние электроразрядной камеры при мощном акустическом излучении в жидкость

Ху Сяоян

Механическое состояние электроразрядной камеры при мощном акустическом излучении в жидкость тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

Ху Сяоян АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2008 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Механическое состояние электроразрядной камеры при мощном акустическом излучении в жидкость»

Автореферат диссертации на тему "Механическое состояние электроразрядной камеры при мощном акустическом излучении в жидкость"

На правах рукописи

МЕХАНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ КАМЕРЫ ПРИ МОЩНОМ АКУСТИЧЕСКОМ ИЗЛУЧЕНИИ В ЖИДКОСТЬ

Специальность 01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2009

003464608

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Балтийский государственный технический университет "Военмех" им. Д.Ф. Устинова"

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Санников Владимир Антонович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Абрамян Андрей Карэнович

доктор технических наук, профессор Погорелов Виктор Иванович

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита состоится « 16 » апреля 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 002.075.01 при Институте Проблем машиноведения РАН по адресу: 199178, Санкт-Петербург, Большой пр., В.О., д. 61, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в ОНТИ Института Проблем машиноведения РАН.

Автореферат разослан «_»

2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д002.075.01 Доктор технических наук, профессор

Дубаренко В.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы диктуется необходимостью решения ряда практических задач. Например, сканирование морского шельфа акустическими волнами большой мощности (до 5,...,10 вт/см"), технологическая штамповка сложных тонкостенных деталей посредством электрогидравлического разряда (ЭГР) в жидкость со скоростью её течения в камере до 200 м/с основаны на взаимодействии жидкой и твердой сред. При этом энергообмен в зонах контакта разных сред определяется состоянием материалов системы жидкость-твёрдое тело, при разрушении которой продукты распада низкочастотной (до 1 КГц) кавитации создают высокоинтенсивные ударноволновые нагрузки.

Несмотря на значительное число работ отечественных и зарубежных исследователей в этой области, оказывается, что вопросы обеспечения работоспособности конструкций при этих, предельных для контакта жидкой и твердой сред условий по параметрам жесткости и звукопроводимости, изменению физико - механических свойств сред; уровням деформаций и скорости деформаций; критериям разрушения; собственным значениям конструкции, то есть по совокупному механическому состоянию и конструкции и среды наименее изучены, что является актуальным.

Предметом исследования являются процессы взаимодействия системы жидкость-твердое тело при мощном акустическом излучении на основе анализа задачи нагружения камеры электрогидравлическим разрядом.

Целью работы является исследование процессов деформирования и разрушения твердого тела и жидкости при их взаимодействии в условиях предельного низкочастотного акустического излучения.

Для достижения этой цели поставлены задачи:

1. Выбор методов численного моделирования взаимодействия жидкости и твердого тела применительно к разрядной камере.

2. Формирование физико-математической модели, динамики поведения и состояния системы жидкость-твердое тело электроразрядной камеры в процессе излучения.

3. Отработка методик численного компьютерного моделирования ударновол-нового взаимодействия жидкости с твердым телом.

4. Определение параметров взаимодействия жидкой и твердой сред при мощном акустическом излучении численным математическим моделированием.

Результаты решения этих задач позволяют выполнять оценку влияния различных факторов на процессы ударноволнового взаимодействия жидкостей с твердым телом.

Методы и средства исследований. Решение поставленных задач основано на анализе фундаментальных исследований отечественных и зарубежных авторов, применении методов физического и математического моделирования прочностных параметров сред, современных компьютерных технологиях, их тестировании и сопоставлении полученных результатов с данными натурных испытаний конструкции.

Научная новизна. Созданы и разработаны компьютерные технологии моделирования в программных комплексах АЫЗУБ, ФОРТРАН-95, позволившие получить ряд новых результатов, к которым можно отнести следующие:

- Определены и впервые применены в вычислениях расчетные критериальные условия разрушения морской воды - порога кавитации при динамическом воздействии.

- Выполнена аппроксимация поведения свойств материалов системы жидкость -твердое тело в условиях мощного акустического излучения, предназначенная для численного моделирования названными программами.

- Выполнен расчет поверхностной нагрузки с учётом шероховатости поверхности, образованной струйкой кавитационного пузырька при закрытии, и, её влияние на напряженное состояние материала поверхности стенки.

- Определены уровни акустического давления в морской среде и особенности напряженно-деформированного состояния конструкций в условиях мощных акустических излучений.

Проведённые исследования ориентированы на изучение нестационарных гидродинамических, механических процессов, протекающих в технических установках, использующих ЭГР для повышения их эффективности и работоспособности путем разработки и внедрения средств математического моделирования и расчётных технологий.

Практическое значение. Построенные компьютерные технологии численного исследования позволяют решать различные задачи, описывающие динамику явлений в средах на границах раздела жидкость - твердое тело. Результаты дают качественную и количественную информацию о процессе распространения волн давления в жидкости с изменяемой плотностью, амплитудам давления на стенках разрядной камеры, её напряжениям, что даёт возможности выполнения достоверной оценки работоспособности конструкций.

Материалы диссертационного исследования используются в БГТУ "Военмех" при проведении лабораторного практикума по курсу "Вычислительные методы механики".

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы внедрены и использованы при выполнении следующих НИР:

1. Исследование динамических процессов функционирования сложных технических систем специального назначения и разработка математического обеспечения по их созданию изготовлению и испытаниям. Код НИР: 78.25. 23, 81.13.13, программа Минобразования и науки РФ, 2003-2007г.

2. Фундаментальное обоснование перспективных наукоёмких технологий на основе плазмогазодинамических, ударноволновых и аэроакустических процессов.

Код проекта РНП 2.1.2.7062, программа Минобразования РФ «Развитие научного потенциала высшей школы, 2006-2008г.

Достоверность результатов подтверждается: применением строгих математических методов и современных программных вычислительных средств; сравнением результатов численных расчетов и полуэмпирических решений; сопоставлением теоретических решений с экспериментальными данными; публичным обсуждением результатов работы на семинарах и конференциях.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика численного моделирования давления пороговых значений кавитации на стенках разрядной камеры.

2. Результаты численного исследования НДС камеры и акустического давления в жидкости при динамическом нагружении полостью ЭГР.

3. Методика определения силовых воздействий, образованных течением жидкости при закрытии кавитационного пузырька, учитывающая шероховатость поверхности материала.

4. Результаты численного исследования напряженного состояния материала поверхности от силовых воздействий, образованных течением жидкости при закрытии кавитационного пузырька с учетом шероховатости поверхности материала.

Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 научных работах, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской НТК "Мавлютовские чтения. Механика жидкости и газа" (УФА, 20-22 марта 2006г); XXVI Российская школа по проблемам науки и технологий, (Миасс, УРО РАН, 27-29 июня 2006г.); Международная конференция "V Окунев-ские чтения" (Санкт-Петербург, 26-30 июня 2006г.); Международная НК "Проблемы баллистики 2006", (Санкт-Петербург, 19-23 июня 2006г.); Пятая международная школа-семинар "Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем" (Санкт-Петербург, 19-23 июня 2006г.); 1Х-я всероссийская НТК «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов (Тула, 2630 ноября, 2006г.); X международная НПК «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, декабрь 2006г.); Международная конференция научно - технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения (Санкт-Петербург, 17-20 июня 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 13 научных работ. Из них 10 статьей, 3 тезиса докладов; 6 работ выполнено в личном авторстве, доля автора в остальных от 45% до 70%. В изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК, опубликовано 2 статьи, обе в соавторстве (доля автора 45% и 50%).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти тематических разделов, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем 163 страницы, включая 92 рисунка, 16 таблиц, 142 библиог рафические ссылки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследований, сформулирована цель работы, указаны средства для исследования, раскрыты практическая значимость, приведены сведения о достоверности результатов работы, ее апробации, публикациях автора, изложены основные положения, выносимые на защиту, структура, объём и кратное содержание работы.

В первом разделе выполняется постановка задачи, описание объектов исследования и явления ударноволнового воздействия на примере ЭГР. При ЭГР выделяется энергия в виде стримера плазмы - канала с продуктами разложения (Рис.1), расширение которых происходит со скоростью превышающей скорость звука жидкости (для воды 1—1,5 км/с) и давлением на фронте в десятки килобар. Это может вызвать ударное динамическое нагружение стенок камеры течением жидкости. Свободная поверхность жидкости специального состава позволяет за счет подбора глубины погружения Н электрода избавиться от вторичных пульсаций всплывающей газовой полости, устранить искажение профилограмм излучателя, снизить динамику нагружения камеры.

Рис.1. Принцип работы излучателя. Н-оптимальная глубина разряда

ц-/<2\>

БЛИЖНЯЯ ЮНА Рис.2. Характер излучения акустического

поршня: а- диаграмма направленности (1-с1/А.=0,2; 2-0,45; 3-0,65); б-давление на оси ((1 - диаметр; X— длина волны) Спецификой взаимодействий твердого тела (конструкции) с неограниченными средами (жидкостью) является частотно-амплитудный спектр нагружения и вид источника колебаний. При этом отклик механического состояния ограниченной среды на внешние силовые воздействия определяется отношением времени изменения нагрузки /« к периоду Т¡. Процесс распространения звуковых волн заключается в пульсации плотности среды в пространстве при условии УТ>С, где Ут скорость движения излучающей поверхности тела, а С-скорость звука в среде. Типовая диаграмма направленности излучения волн акустическим поршнем с различным отношением диаметра с1 к длине волны Я представлена на рис.2. При с1/Л<0,25 поршень является источником сферических волн (монополем). Если с1>1 вблизи поршня возрастают эффекты интерференции, затем, с уменьшением длины волны образуется направленность. Пространство у источника колебаний делится на ближнюю и дальнюю зоны. В ближней зоне (на рис. 2,6 заштрихована) происходят высокоинтенсивные процессы, возможно разрушение жидкости, так как скорость распространения звука (деформаций) в материале стенок камеры практически в пять раз превышает скорость звука в жидкости.

Излучатели (Табл. 1) делятся по типу работы и решаемым задачам: 1. Связь и акустическая навигация. 2. Геологоразведка. 3. Морская геология. 4. Технологические цели. 5. Исследовательские цели.

____Таблица 1.

Источник излучения Взрывная ударная волна Ударная волна 1-й пульсации

Р, ПаТО4 Е, Дж-10J КПД, % Р, Па-104 Е, Дж-КУ* КПД, %

Взрыв газовой смеси Пневматический 6,37 1,57 3,08 1,24 1,65 0,85 4,7 1,67 3,67 2,62 1,9 1,78

ПРИБОРНЫМ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ОТСЕК

Рис.3. Расчетная модель камеры, мм.

Излучатель состоит из несущей силовой рамы, на которую крепятся камера, и приборный отсек (Рис.3). Основные технические данные включают: акустический КПД излучателя 0.2 - 2.5% от его мощности 20-1000 Вт; спектр излучений акустических волн 100-800 Гц с амплитудой давлений на расстоянии 1 м до 1,5 МПа; давление на поверхности разрядной камеры порядка 2МПа и рабочую глубину погружения до 300м, которая варьируется для получения профилограмм оптимальной мощности.

Ресурс работы в непрерывном режиме должен составлять 600 часов в цикле 2ч, а максимальная скорость транспортировки 15 узлов. Давление внутри камеры может быть связано с глубиной её погружения или равным атмосферному. Интенсивности акустического воздействия соответствуют 1,5-^3,0 Вт/см" для глубины 10 м и ~10 Вт/см2 для 100 м. Морской среде присуще воздействие агрессивных факторов (коррозии, кавитации, обрастании) в большом диапазоне температур и гидростатических давлений.

Таким образом, анализ работы низкочастотного излучателя в жидкость позволяет рассмотреть и отработать решения целого спектра задач ударноволнового нагружения жидкостью твердой среды.

Во втором разделе выполняется описание особенностей функционирования конструкции. Приводится обзор работ Абдирашидова A.B., Арестенко Ю.П., Гу-дова A.M. и др., по учету ударноволнового воздействия жидкости. Поведение по-

1=0 3

микроструйкн^

d>OpD

7777777777 П1ИШИ Рис. 4. а - поведение полости; б - динамика закрытия у стенки

•I' -.125 -.250 -375 -500

l .11

}

V /

1 V» f

0.75

050

025 OD

/ Л

/ 5)

-1JD -03 0Я 05 V

Рис.5.

-05 ОЛ 05 V

лости у стенки (Рис.4 а,б), сравнивается с аналитическим и численным решениями (на рис.5 пунктир), что позволяет применять их для тестирования. В работе Бернгардта А.Р. рентгеновской съёмкой, генерированием импульсов сжатия (до ЗОмкс) в воду с энергией в интервале 0.05,...,5 КДж установлена возможность обратимости и необратимости кавитациопной зоны (Рис.4,б). Развитие зоны по гипотезе Сиротюка М.Г. происходит лавинообразно, делением пузырька на части, пока суммарная кавитационная прочность осколков не превысит растягивающее напряжение Рк, что и образует кластер. По другой гипотезе она развивается из существующей системы зародышей плотностью в 105-И06 см"3 , при напряжениях выше пороговых. Давление в кластере, согласно Кедринскому В.К., равно Pa=D-e 4+B-eq, где D, В - коэффициенты учета конкретных условий задачи, а q=a-Ih6-z; I—i'/i'o - относительная объемная концентрация газа в моменты времени t и /0=0; a=(3-i'/Rn2y 2\ z-координата. Время его закрытия определяется по объемной доле паровых полостей в жидкости (ß), плотности (р) и радиусу R0 соотношением ta=R0-{p-ß/P")\n,

В работе Терещенко O.A. получена расчетная формула, использующая параметры шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73 и коэффициент трения в виде Ag=0.2{2R(/S„,)~, где Rü~ среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии и Sm -среднее расстояние между одноименными сторонами неровностей, измеренное по средней линии. В работах Шлихтинга Г.Т. и Капранова И.Е. коэффициент сопротивления X учитывается моделями турбулентности для режимов влияния шероховатости, обусловленных числом Рейнолъдса._

СТРУКТУРА ЗАВИСИМОСТИ ПОРОГА КАВИТАЦИИ ОТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

КАВИТАЦИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ

• Температура, газосодержание;

• Гидростатическое давление;

• Содержание солей, вязкость;

• Размеры и концентрация твердых взвесей;

• Плотность;

• Уровень радиоактивности

(содержание изотопов)

ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ Амплитуда Частота Длительность Скважность Спектр Структура и геометрия акустического поля

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СРЕДЫ

Уровень ионизирующего излучения

Рис. 6.

Рассматриваются механические свойства системы твердое тело-жидкость. Показатель поглощения энергии низкочастотных колебаний разных материалов,

Рк,МПа

Rk/na-c

включая парогазовые смеси, определяется зависимостью (х=со'-[А-г1/Ъ+г]'+(у-1)-х/Ср]/(2-р-С3), где г\ и //'- коэффициенты динамической и объемной вязкости (Па-с), у=СуС|-отношение удельных теплоемкостей (Дж/(к-г)) среды при постоянном давлении и объеме, /-коэффициент теплопроводности (Вт/(к-м), С - скорость звука (м/с). Коэффициент затухания звука в морской воде для низких частот (до 1 КГц) излучения мал. Кавитационная стойкость материалов определяется их прочностью и связью с НДС.

Основные факторы разрушения жидкости определяются понятием кавитационной прочности, как характеристики невозмущенной среды. Кавитационный порог - это функция характеристик прочности среды и параметров возмущения (Рис.6), отстройка от него обеспечивает работоспособность камеры. Его расчет выполняется поэтапно. Текущее значение давления в исследуемой точке жидкости подставляется в интеграл критерия Морозова Н.Ф., Петрова Ю.А.

- [^(^ОЦ^М'')/^У dt < 1,

Т...

0.1

1 /* \ \

/ )

/ А( о N \

\ у \

? CT

Д t

МКС

0 5 10 20 30 40 Рис. 7. Кривые условий разрушения морской воды. Рк- предельное напряжение, динамический коэффициент

где <JC = 2cru, / R , <7И, — поверхностное натяжение воды, Я-радиус пузырька, т-инкуба-ционное время, связанное с динамикой дислокационного процесса и параметр а=0,4-0,5 подбираются по экспериментальным точкам. При значении интеграла < 1 для заданного х искомое значение равно a(t'). Анализ зависимости давления от времени при разрывных колебаниях предполагает введение подобного условия появления

кавитации в точке жидкости в виде импульса

10 р

jo-1

движения jp-dt<pK-AtK . Здесь t -текущее

время, возникновения, tK - окончания пика давления р= рк . Для импульса ступенчатой формы рк - прочность жидкости при динамическом растяжении; д/а. - время его действия. Тогда приравнивая

'• I sign(cr;A40)abs(er;А.(/'Уст.

Р - Mir1

10" \1,

получаем функцию напряжений разрыва в виде о-„.(/)>яд(/) , применяемую в программе ЬБ-ОУТЧА. Здесь - расчетное значение давления жидкости, ?„(/)- пороговое значение. Начало процесса разрушения морской воды и образования полости - кластера у стенки камеры определяется напряже-

Рис.8. Зависимость скорости схлопывания кавитационного пузырька от свойств жидкости

- ю-

нием разрыва жидкости сг„.>Рл=(0,01 -^-2,5) МПа с длительностью ?>/к=(5(Н2,5) мкс, обратной уровню нагружения (Рис.7).

Интенсивность эрозии растет с глубиной, так как увеличивается скорость схлопывания. При газосодержании более 70% прочность воды пропорциональна корню квадратному из глубины Рт=Рн-И"'\ а при малом газосодержании линейно (до некоторых значений) возрастает с глубиной Я, затем резко увеличивается.

Оценку кавитационной активности жидкости проводят по скорости закрытия пузырьков (Рис.8) для безразмерных параметров: 1- плотности ~р = р!р,\ 2- газосодержания у = Р,/РгА 3- вязкости я = ); 4- поверхностного натяжения а =2-а/[Рп-Ятсп], рж=103 кг/м3; Ро= 105Па. Расчеты показывают, что для зародышей кавитации с радиусом /?о=(1-ИО*3) мм величины разрушающих давлений равны РА-(0.1-9.3) МПа при длительности импульса нагружения 12,7-2,3) мкс. Скорость течения кавитационной струйки жидкости достигает -500 м/с, а давление ~1 ГПа при ударе о поверхность тела. Следовательно, нарушение работы камеры обусловлено превышением параметров акустического излучения над прочностью морской воды для заданного диапазона частот.

В третьем разделе выполняется описание методов решения задачи. Приводятся основные соотношения механики сплошных сред, уравнения сохранения массы, импульса, энергии, первого и второго законов термодинамики. Компонентами уравнений является удельная внутренняя энергия, приток тепла извне, приток тепла, обусловленный внутренними источниками, температура, энтропия, некомпенсированное тепло, плотность, а также компоненты вектора скорости, тензора скоростей деформации и тензора напряжений и массовых сил, кинематические отношения и определяющие уравнения.

Применяется обобщенный метод конечных элементов, в котором основным является структурно-механическое уравнение, описывающее волновые, колебательные и нестационарные динамические процессы в сплошных средах □ = /(Хг1), где □ - Д'аламбертиан, а ДХ,.1) -функция требуемых параметров. В МКЭ оно приводится к известному виду [Щ ¡¿/(01 +[#] [</(')} + [£]{</(')! = ¡^ОЬ Его решение в расчетах форм и частот собственных колебаний выполняется итерациями, поиском искомого вектора собственных колебаний {К',} на шаге (/) близкого к вектору {д}={ис}, по формуле <ц'=[К]~'[Л/]{Р;}/£/с . В уравнениях [ЛГ|-матрица жесткости, [^"'-обратная, [А/]-массы, [/^-коэффициентов демпфирования соответственно, а {ДО} -вектор нагрузок. Частота со' определяется после выполнения неравенства < ер принятой погрешности вычислений ер. Уравнение также решаются методом сложения форм колебаний и пошаговым интегрированием по времени.

Обсуждаются уравнения состояния для жидкостей Р=Р,-[(р/рп)у -1]. Здесь Р -избыточное давление; />.= 109 Па=104 бар, у*=6,1 (для воды) - эмпирические постоянные зависимые от процента насыщения жидкости пузырьками воздуха. Для морской воды применяются зависимости гидростатического давления от изменения плотности и её температуры в широком диапазоне вида:

Прир> 1 г/см3: :>(Ь0-(Р—(1_0012. ,2 .уг) + 4.5.р'.р.(Г-273) и

При 0,8 г/см3</з<1 г/см3:

р = -470 ■ р' ■ F- ¡а + 4.7 ■ F - (Т - 273), ^ = 10-(1 -р') + 66-(1 - р'У - 270 ■ (1 - р')\ и При 0.< р<0,8 Г/СМ3: р = - 470 • р' ■ F ■ г + 4.7 • F ■ (Г - 273), # = 6.6 • (1 - " ■ р'°" ■ Здесь р' = р/р0, р0 =1 г/см3; F = F(p') = (1 +3.5-р'-2-р'2 + 7.25-р")/(1 +1.09-р'6).

Для газов гидростатическое давление определяется отношением без учета поглощения звука р=ро(р/роУ и p=pa(p/pi¡)'-b(dV/dz). Здесь y=Ct/Cy, F-скорость, Ъ=4/Зц+<;+%(1/С,-1/Ср), а с—сдвиговая и объемная вязкость среды, х~ коэффициент теплопроводности. Для твердых тел напряжения определяются формулами ач = р(С;, - 2 ■ С,) • 8Ц ■ (dum / dxm) + р-С; ■ (du, / dXj + du, / dx,),

где Cp и Ct скорости звука дилатационной и сдвиговой волн.

Отмечается, что существующие программные зарубежные комплексы ANSYS, COSMOS, NASTRAN и отечественные ZENIT, ARCON решают многие физические задачи. Однако, им присущи недостатки: 1. Отсутствие оригинального текста программных модулей и описания математического обеспечения. 2. Разнотипность используемых модулей в связи с участием в разработке разных программистов. 3. Трудности подработки комплексов под частные задачи. 4. Использование мощных ЭВМ.

Рассматриваются вопросы сходимости решений, компьютерные технологии, учет несжимаемости сред функционалом Германа, а также учет нелинейности поведения конструкций. Приводится специальное условие приближений функции ф по значению погрешности 1СГ12. Автором разработана и протестирована программа решения осесимметричной задачи об ударе капли воды о поверхность стали с использованием функции гидростатического давления. Выполняется описание компьютерной технологии моделирования задачи программами ANSYS, LS-DYNA. Устойчивость расчетов обеспечивается уточнением размера шага времени Atn+ i=a-mm{Atk.pj, AtKpj,..., AtKpN}. Здесь AtKpJ, (i=l,...,N) - его критическое значение для /-ого элемента, ¿V-число элементов, а - масштабный коэффициент.

Размеры расчетной модели кавитационного разрушения от пузырька выбираются оценкой глубины воздействия 6х2 путем анализа распространения продольных U| и поперечных волн Рэлея. Для стали она равна 0,102-^- 0,051 мм, а для алюминия и его сплавов 5х2=(0,12-^-0,02)мм, в зависимости от частоты.

В ряде работ экспериментально установлено, что до величины шероховатости, соответствующей 5-6 классу чистоты (Rz=10 мкм) при скорости растекания до 1000 м/с напряжения на поверхности менее ЮМПа. Коэффициент трения Ярр изменяется в пределах от 0,02 до 0,9 для диапазона чисел Рейнольдса 50</?е<2-105, полученного из расчета среднего значения высоты и скорости иср растекания слоя по поверхности ReLV=ucp-hcp/^, 1/? где - коэффициент вязкости металла. При скоростях нагружения 150,...,1500 м/с свойства материалов твердых тел зависят от скорости деформаций. Предлагается упруго - вязкопластические свойства с зависимостью от скорости деформаций описывать упругопластической моделью с упрочнением Краэга-Кеи (Krieg-Key), используемую в дальнейших расчетах, по критерию пластичности ^^/2-(<jf)2/3 = 0, где Dm¡ - компоненты де-

виатора тензора напряжений, a a¡¡ - координаты центра поверхности нагружения.

Динамический предел текучести а-,1 = + £ е'') определяется коэффициен-

том Коупер - Симондса (Cowper-Symonds) , у'), через постоянные С, Р вы-

числяемые специально разработанным автором алгоритмом (Рис.9).

четвёртом разделе рас-

t (вектор 1 х т), к. J (вектор 1 х ш),

Г~с=Г~]

q=q+l

Kq - вектор 1 х m

Пм

-L '-Л

[с=с+1 [

Запись состояния расчета

сматривается ряд подходов. Моделируется пробой стримера плазмы, когда волна сжатия достигает скорости ~7000 м/с за 5-И 0 мкс и разрушает жидкость. Энергия разряда делится поровну, до ~50% на нагрев вещества и ~50% на его расширение. Работа, совершаемая расширением канала, расходуется на образование излучаемых волн сжатия (~20% от общей энергии) и образование полости из продуктов фазового распада жидкости (~30%). Процесс протекает с постоянной скоростью деформации среды ¿, по экспериментам временная зависимость плотности имеет вид pt /р0 = (l + s ■ t)~'. Давление P(t) на фронте ударной волны в камере изменяется в течение ~40 мкс и соответствует динамике пузыря. С учетом ряда допущений проводился его расчет по формуле

-S-KS

Печать W =[C.q.S]

( конец]

Рис. 9. Схема алгоритма вычисления

Pm=1.35-brPfS-Uo}4-C14

/(г

•£'KS), при 5,51<г<2001 , где: Рт- давление в волне сжа-

Таблица. 2. Скорость фронта

immir , „ п^тча Т=ЧП°Г

тия (МПа); г=0,35м - расстояние от середины разрядного промежутка до стенок изделия; ро=1кг/см3- начальная плотность воды; £/<9=24 КВт - рабочее напряжение; С=20мкФ - ёмкость разрядного контура; Ь=ЗмкГн - его индуктивность; 1=45мм -длина разрядного промежутка. Радиус г0~1СГ2м плазменного канала определяется отношением г0=[(у-1)-г-Е/(л-р]-1) ]/4, где ,26 - эффектив-ный показатель адиабаты; х =38-10"6с-время разряда; Е=5-103Дж - его энергия.

Начало изменения размера полости определяется пороговым напряжением разрушения жидкости сж=2,5 МПа и его продолжительностью 1Р=2,25 мкс. Время сжатия кластера Сксжа1=г5-г20мкс адекватно его размеру. Найденное звуковое давление в точке А сопоставля-

Отношение плотности до фронта к плотности за фронтом волны Скачок давления, 102 МПа Скорость фронта, м/с

0,716 31,4 3354

0,658 57,4 4126

0,620 86,6 4813

0,622 84,3 4757

0,577 131,0 5606

0,488 329,0 8070

ется с опытным для точек В| и В2. Используется выражение 21=10^[1+(тт{-то5 )'/{р/ -с/)"'] (дБ), где рг, сг - плотность и скорость звука жидкости, кг/м3 и м/с; тоб=67,5-поверхностная масса оболочки, кг/м"; Г=500 Гц.

Методика применения гибридной формулировки МКЭ с функцией гидростатического напряжения тестировалась на задаче динамического нагружения подводным пузырем деформируемой плиты толщиной Н (Рис.10). Начальные данные: //=0,2 м, £=7850 кг/м3, С= 8,4 ГПа, Ь^-Ь^Ь^ 196Г'Па, <т|=400 МПа, предел прочности сгф=600 МПа. Для газа /?(|=1650 кг/м3, Л>=7500 м/с, Р{гРи'Ог/8. Применяется адиабатическое приближение Р=Ро'(р/рпУ при у=3 и р{1)=[Р(1)/Р0]Ьу, а свойства жидкости определяются уравнением Тэта (Р+В)/(Р0+В)=(р/р0У, где у=7,15; 5=304,5 МПа. Давление внутри полости определяется характеристиками распределения плотности при прохождении ударной волны в жидкости (см. табл.2.). Сопоставление результатов решений показало, что описание физики разряда в воде аналитическим методом, дает существенно завышенные результаты относительно численного и опытного.

Выполняется анализ: 1. НДС конструкции при статическом нагружении. 2. Собственных колебаний наполненной конструкции в жидкости. 3. Динамики её работы. 4. Отклонений от режимов работы.

0.2 ■■''о 6?'

■у. ?р

МКС 1=56.4 МКС

Рис.10. Распределение интенсивности напряжений ст; на стенке А

Таблица 3

Марка материала Е, ГПа с?, ГПа 0в, МПа 0Т,О.2> МПа V, Пуас ГСР, МПа <7-1, МПа <5, % % Ан, кГм /см" Р- • ю-3 кг/см3

Сталь 20 196 77 450 245 0.30 100 210 25 55 55 7.83

Электрод 10 3.7 85 - 0.35 - 21.5 - - 3.5-40 1.68

Резина 1 0.2 27 - 0.47 - 6.85 250 650 - 0.91

• ст-1 определено на базе 2-107 циклов. В скобках указан предел выносливости стыковых сварочных соединений. Для неметаллических материалов (текстоли-тов, органических пластмасс, и др.) <х_|=(0,2-5-0,3)-ав на базе Ы=107 циклов. Для

стали 20 коэффициент интенсивности напряжений отрыва К|С=140 МПа-м05_

При КЭ дискретизации в осесимметричной постановке область давления А с Р0 (Рис. 10) моделировалась воздушным элементом-пузырем. Расчёт развития парогазовой полости выполнялся с учетом взаимосвязи процесса прорастания стримера с фазовым изменением жидкости и параметрами разряда. Время нарастания первого пика давления Р(Утал=(65-И00) МПа находится в пределах 75^110 мкс, а период пульсации полости составляет 37,5 мс, что больше на -30% опытного.

Статическое нагружение. Расчет изделия при нагрузке внешним гидростатическим давлением .Ро=1 бар и эффективным внутренним тах = (100-Н55) МПа, равным максимальному значению давления в импульсе, показал, что наи____________ _ ___ ... _ более нагруженными

являются переходные торцевые зоны, в которых интенсивность напряжений достигает Ст|=151-И6,20 МПа.

Собственные колебания. Форма колебаний конструкции в её свободном состоянии, без погружения в воду соответствует бочкообразной, начальная частота равна 217 Гц. Затем, характер низшей осе симметричной формы изменяется, приобретая вид движений около

Рис.11. Нижние час тоты колебаний, слева 120,8 и 149,6Гц (ANSYS)

Собственные колебания корпуса с жидкостью (Рис. 11 ) Таблица 4

Номер частоты 1 2 3 4 5 6 7

Частота, Гц 120,8 149,6 215,0 211,А 289,6 324,1 458,9

статического равновесия. По мере погружения конструкции частота возрастает от 185 Гц для Р0=О,35МПа и Н=25м до 450Гц при Р0=ЗМПа и Н=290 м. Наиболее нагруженными при этом являются зоны полусфер и заднего торца изделия совпадающие с областями, выявленными при статическом действии сил.

Динамический режим работы. Данные также вычислялись комплексом ANSYS/LS-DYNA и сопоставлялись с опытными. Размерность модели составила

a) t= 152 мкс б) t = 400 мкс

Рис.12. Напряжения на корпусе камеры -60000 элементов (Рис.13), а время решения ~4 часа (Intel Pentium 4, 2.1 ГГц, ОП 512 Мб). Энергия расширения полости контролировалась. Использовались ALE (объемные элементы), координаты. Эйлера при моделировании движения воды и продуктов её разрушения и Лагранжа для стенок камеры. Свойства описывались: плазма-моделью Джонса-Уилкинса-Ли-Бакера (JWLB), вода-уравнением состояния Ми-Грюнайзена, газ и продукты распада-моделыо вакуума *mat_vacu-ит(140я модель). При t=l 36 мкс скорость движения поверхности полости равна

Fringe .e-ets ï.4tlê+08_ я 3.184ç+08 _ m 2.95fc+<»I 2.729e+08 . 2.S02e+08 . 2.274e+Û8_ 2.(H7e+08 . 1.819е+08 _ 1.592e+03 _ i 1.36Se+08. 1.137e+08_ 9.099e+07 _ ó.326e+07 4.552e+0" _ 2.278e+07 . J 4.53Se+CM . I

Fringe levels ?.394e+07_ m S.77?e+07_ a 3.1ó5e+07_ 7.550e+07. 6.935&+07 _ 6.320e+07. 5.706e+07. 5.091e+07. , 4.476e+07. 3.861e+07. 3.247e+07 _ l.bïbtMV _

гт?е+о 7_

1.402e+Û"_ • 7.37Se+0ó. j

- 15-

THIET Bl PHAT SONG ТОЧМ -I

Node Ids

^.5153 X-acceleration 30 В 5153 Y-acceleration _£_5153 Resultant 20 acceleration

THIET 61 PHAT SONG Nolle Ids

AJ1693 X-acceleration В 11693 Y-acceleration ^£.11693 Resultant

расчет a"6""3110"

Точка 1-1

Точка 4

0.3 Time (Е-03)

Рис.13. Точки измерения 4-внутри камеры, 14 - на боковой стенке, 15 - в морской воде. ♦ - опытные данные спектрограммы

Fringe L^vçiî 8.504e+07 _ 7.85бе-г07 _ 7.207e-t-07 _ 6-S5"5e+07 _ 5.910e-t-07 _ 5,261e-»-07 _ 4.613e+Û7 _ 3.964e-t-07 _ 3.315e-t-07 _ 2.667e+C7 _ 2.013e+07 _ 1.370e+07 _ 7.210e+06 _ 7.235e+05 _

Рис.14. Напряжения интенсивности Ст| на стенке (а) и деформация корпуса (б) при динамическом воздействии ~700м/с, при t=36 мкс -191 м/с, а к моменту касания стенки t=156 мкс падает до -145 м/с. Напряженное состояние по Мизесу камеры (Рис. 12а,б) показывает, что при t=152MKC происходит удар жидкостью снизу в электрод и верхнюю плиту с напряжениями -310 МПа, затем процесс гасится.

Наиболее нагруженной является срединная часть стенок, где максимальное напряжение равно ~7МПа при t=400MKC. На рис. 12, рис. 13 сопоставляются расчётные ускорения в точках 4 и 14 с опытными значениями (штриховые линии) и распределение напряжений интенсивности при t=332 мкс на передней стенке камеры в Па (Рис. 14), которые расходятся в пределах 13-17%.

Акустический анализ выполняется подпрограммами "ANSYS Multiphasics" и "Mechanical". Найдены акустические давления в среде на разных частотах, градиенты, скорости. Вопросы рассеивание, дифракции, передачи, затухания и дисперсии акустических волн не рассматривались. Описание текучих сред, для плоского (трехмерного) пространств выполнялось элементами FLUID29-30. Элементами FLU1D129-130 моделировалось расстояние от границы поверхности объекта в бесконечность. Опытные значения звукового давления вблизи камеры для разных частот (Рис.15), сопоставляются с расчетными (Рис.13, точка 15, ~120дБ) для частот возмущений до -500 Гц.

Точка измерения звукового давления

Жидкость снаружи

Жидкость внутри

Номера элементов У19->7

Э 1-/6S Э 1458

Рис.15. Узлы и элементы для которых приведены данные Поверхностная нагрузка считается моделью турбулентности, включающей пристеночные функции ROUGHW пакета Star-CD V.3.15A (Рис.16) по значению коэффициента сопротивления X. Использовались параметры расчетных схем: диаметр пузырька 4=М0^М04м, усреднённая высота выступов /гсри(0,5н-1,5) •КУ^мм, скорость течения F«0,1+500 м/с, толщина струйки ~(1/3-г1/4)г/д, число Рейнольдса Re~50+2-105.

?i=64/Re

0.3164

Is <100»

-Режим I. fc=f, Же}

, Режим Ш, Ji=f3(Re)

режим, гладкая стенка режим, шерзоватая стенка

закон сопротивления Гагена-Пуазея Блазиуса

Рис. 16. Зависимость X от числа Рейнольдса для труб с равномерно-зернистой шероховатостью. Опыты Никурадзе и результаты расчёта по методике Star-CD для К =0,00083м указаны стрелкой.

Распределенные поверхностные нагрузки q„, определяются интегрированием функции X(t) во времени на отрезке t, tK соответствующему пути движения частицы жидкости по радиусу R. Исследования НДС проводилось для схемы (Рис.17, ANSYS) и схемы нагружения потоком жидкости, выталкиваемой из трубы давлением P(t) на поршень(Рис.18, LS-DYNA). Использовались объемные элементы,

уравнение состояния Ми-Грюнайзена для воды и модель вакуума *та1:_уасиит для парогазовой смеси. Наблюдается (Рис.18) рост плотности изолиний интен-сивностиа|=а|(Х;)/РП1ах в материале поверхности твердого тела до ~70%.

Рис.18. Расчетная схема и характер поля интенсивности напряжений о, (О в области А. Поле напряжений

0,(0 при Ы),451:н Рис.17. Схема расчета

С увеличением сдвиговых нагрузок ц интенсивность напряжений приближается к поверхности. Динамические напряжения превышают в ~ 1,2-1,5 раза уровни нагрузок набегающей жидкости.

Так как максимальные значения напряжений превышают предел текучести с^т.о.г = 245МПа материала стенки выполнялось решение в упругопластической постановке. Расчетная схема задачи и действие нагрузок соответствовали кривым нагружения. Решение задачи выполнялось на сетке Лагранжа.

Р. МПа

/\NSY5

Я0\' 30 2007 12:27 15

а)

о)

при 1,6 мс при 4,6 мс

Рис. 19. Распространение давления в материале стенки

Начальное углубление (Рис. 19, а) развивается до некоторой величины и округляется (Рис. 19, б). Образуется выемка глубиной 0,1 от толщины струи, примерно равного ей диаметра. Выраженного наплыва на краях не наблюдается. После начала нагружения в материале стенки давление быстро повышается и достигает максимального значения -0,45 ГПа в центре. По пути распространения амплитуда волны сжатия быстро затухает. Зона растягивающего напряжения образуется вблизи диаметральной окружности струи, в которой давление имеет отрицатель-

ное значение и материал находится в состоянии растяжения.

0,30

0.25 .......

0,20

0,15

0.10-

0 2 4

Время, нс

Рис. 20. Распределение волны сжатия в материале стенки Гидростатическое давление достигает минимального значения почти до

-0,05 ГПа, что не превышает прочность материала на разрыв с образованием откольного разрушения. На рис. 21 приведены графики зависимости интенсивности пластической деформации характерных точек материала стенки во времени.

Анализ результатов отражает локальность процесса воздействия. Вместе с тем характер

1 —\ \ ^

- "л

/ ! .—"" з _____

^ А^^^______

Время, мс Рис. 21

повреждений не отвечает на вопрос о механизме низкочастотного кавитаци-онного разрушения, при котором их глубина достигает 1-2 мм.

В разделе 5 рассматриваются вопросы обеспечения работоспособности разрядных камер. Наличие кавитации с ростом мощности разрядов снижает коэффициент полезного действия (КПД) энергии излучения \Уи (Рис. 22) которая падает, а амплитуда звукового давления и коэффициент нелинейных искажений растут. Вид зависимостей подтверждает целесообразность работы в до кавитаци-онных режимах.

Сопоставление расчетных и опытных исследований позволило сформулировать данные по физико - математической модели и отработать технологию её решения. Исследовалось поведение компонент полной энергии при электроразрядах в камере по контролю которому возможно получение достоверных данных. Даются рекомендации по снижению повреждаемости излучателей, направленные

на улучшение качества и раннее обнаружение отказов, так как стоимость радиоэлектронных систем (РЭС) составляет порядка 50% от закупочной стоимости корабля, а стоимость эксплуатации такой системы до 40-^-50%. Определяется ресурс прочности [т] при длительной и малоцикловой усталости линейным суммированием повреждённостей по уровню НДС частиц мате риала из условия 0,9[т]/т +

0,1[т]/т = 1. Расчёт выполнялся по параметру Ларсе-на-Миллера, моделям расчёта раскрытия трещин с разным видом нагружений, в зависимости от расстояния трещины до центра пузырька. Предлагается методика контроля ресурса наблюдением накопления повреждённости АЯ материала датчиками свидетелями.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика приведения вычисляемого критерия разрушения морской воды (порога кавитации) к специальным кривым, предназначенным для использования в современных компьютерных комплексах при расчетах на динамические воздействия.

2. Выполнено обоснование применения упругопластической модели Криэга - Кеи и Джонсона - Кука для описания свойств материалов в диапазоне ударных нагружений микроструйками жидкости со скоростью до 500 м/с при низкочастотной кавитации в расчетах современными комплексами.

3. Разработана и апробирована методика расчета коэффициентов упруго-пластической модели Криэга - Кеи и Джонсона - Кука по экспериментальным зависимостям динамического предела текучести от скорости деформации, предназначенных для использования в современных компьютерных технологиях.

4. Определены некоторые зависимости распределения силовых нагрузок, учитывающие шероховатость поверхности материала стенки и соответствующие им уровни напряженно-деформированных состояний, создаваемые при закрытии кавитационного пузырька струйным турбулентным течением жидкости со скоростью до 500 м/с.

5. Созданы и апробированы сопоставлением с экспериментальными значениями методики расчета напряженно-деформированного состояния материала стенок электроразрядной камеры и акустического давления в жидкостях внутри и снаружи камеры.

'1 Параметры

Рис.22. Зависимость энергии излучения \Уи при кавитации от: 1 - КПД; 2 - амплитуды звукового давления; 3 - нелинейностей

- 206. Численное исследование показало, что снижение напряжений в стенках разрядной камеры создается:

а) выполнением отношения :Н!Т{ (продолжительности нагружения гн импульса давления парогазовой полости к периоду Г, низшей частоты колебаний разрядной камеры) в диапазоне от 0,75 до 5.

б) равномерностью процесса нагружения стенок разрядной камеры волнами давления от парогазовой полости, исключением длительности нагружения менее 0,25т, \

в) использованием свободной поверхности жидкости в некотором объеме камеры для ослабления ударно-волнового воздействия на стенки камеры.

7. Работоспособность электроразрядной камеры обеспечивается технологическими мероприятиями: изготовлением стенок из слоистых составных материалов с переменными модулями упругости; плавными переходами геометрической формы стенок во внутреннее замкнутое пространство камеры; регламентным диагностированием состояния материалов поверхностей камеры акустическими методами, малоугловой рентгенографией, а также повышением трещиностойкости материалов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1) В изданиях из Перечня ВАК:

1. Численное моделирование высокоскоростного соударения стального ударника с железобетонной стенкой/ Чан Динь Тхань, Ху Сяоян.; Архитектура и строительство России. М. 2007. № U.C. 28-33.

2. Численное моделирование высокоскоростного соударения деформируемых твердых тел/ Чан Динь Тхань, Ху Сяоян; Научно-технические ведомости СПбГТУ. СПб, СПбГТУ, 2007. № 4, том 1. С. 157-161.

2) Прочие публикации:

1. Динамика механического состояния камеры при электрогидравлическом разряде./ Ху С.; - СПб.: БГТУ, Сб. матер, межд. науч. конф. "Проблемы баллистики 2006". Пятая межд. школа-семинар "Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем", 19-23 июня 2006г., т.П. с. 135-138.

2. Динамика нагружения стенки разрядной камеры при электрогидравлическом пробое в жидкости./ Ху С.; —Екатеринбург: УРО РАН, Материалы XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий. 27-29 июня 2006г., г. Миасс. Краткие сообщения, с.89-91.

3. Динамика силового нагружения поверхности материала кавитационным кластером в жидкости./ Ху С.; - УФА: Сб. тр. российской НТК "Мавлютовские чтения. Механика жидкости и газа", 20-22 марта 2006г. с. 130-136.

4. Исследование динамического воздействия жидкости на эрозию материала разрядной камеры при электрогидравлическом эффекте./ Ху С.; - СПб.: БГТУ, сб. тр. студентов, аспирантов, магистрантов и молодых ученых БГТУ. "Актуальные вопросы РКТ и технологий", Вып.4. 2006г. с. 148-151.

5. Механическое состояние электроразрядной камеры при ударноволновом на-гружении жидкостью. / Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С., Чан Д.Т.; - Пенза: ПГУ, Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006г., с.78-82. 168с.

6. Модели взаимодействия системы твердое тело-жидкость для учета эрозии. / Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С., Чан Д.Т.; - Пенза: ПГУ, Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006г., с.83-87. 168с.

7. Моделирование кавитационной эрозии в двигателях внутреннего сгорания. / Фомин М.Г., Ху Сяоян, Чан Динь Тхань.; - СПб.: ГУСЭ, Ж-л. Техника - технологические проблемы сервиса, 2007г., №1, с.37-42.

8. Моделирование напряженного состояния материала поверхности при динамическом нагружении струйкой жидкости кавитирующего пузырька. / Ху С.; -Миасс: УРО РАН, Материалы XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий, 27-29 июня 2006г., г. Миасс. Тез. докл. С.46.

9. Повреждаемость инженерных конструкций при высокоскоростных воздействиях жидкости./ Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С., Чан Д.Т.; - Тула, ТГТУ, Сб. докл. IX-й ВНТК «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов, 26-30 ноября, 2006г., с. 148-152. 163с.

10.Эрозия материала поверхности конструкций при динамическом нагружении кавитационным кластером в жидкости./ Ху С.; —СПБ.: БГТУ, Тез. докл. межд. конф. "Пятые Окуневские чтения", 26-30 июня 2006г. С. 141-142.

11.Особенности анализа повреждаемости плиты при высокоскоростных воздействиях твердым телом или жидкостью. / Санников В.А., Ху Сяоян, Чан Динь Тхань. -СПб.: СПбГПУ. Труды межд. конф. научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения. 17-20 июня 2008 года. Том 2. Стр. 302-304.

Подписано в печать //■ Р2 Формат 60x84|/|6. Бумага документная. Печать трафаретная. Уч.-изд л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № (С9

Балтийский Государственный технический университет

Типография БГТУ 190005, Санкт-Петербург, 1-ая Красноармейская ул., д. 1.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Ху Сяоян

ВВЕДЕНИЕ.

Краткое содержание работы.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЯВЛЕНИЯ ЭГЭ.

1.1. Электроразрядные камеры, практическое применение явления ЭГЭ.

1.2. Некоторые характеристики излучателей. • I'

1.3. Специфика акустического излучения в рабочую среду.

1.4. Опытная конструкция разрядной камеры, основные эксплуатационные требования.

1.5. Выводы.

2. ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ.

2.1. Функциональная устойчивость работы.

2.1.1. Ударно-волновое воздействие жидкости.

2.2. Влияние шероховатости на величину поверхностных сил твердого тела

2.3. Механическое свойства системы жидкость-твердое тело.

2.3.1. Кавитационная стойкость, эрозия, особенности разрушения.

2.3.2. Механизмы кавитационной эрозии.

2.3.3. Основные факторы разрушения жидкости.

2.3.4. Разрушение системы жидкость-стенка. Порог прочности жидкости.

2.3.5. Механизмы кавитационной прочности жидкости. Оценка пороговых значений.

2.3.6. Кавитационная активность жидкости.

2.4. Выводы.

3. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ.

3.1. Основные соотношения механики сплошных сред.

3.2. Статические, динамические и волновые процессы.

3.3. Учёт свойств материалов сред.

3.4. Выбор программ численного моделирования и расчетных моделей.

3.4.1. Применяемые алгоритмы решений.

3.4.2. Сходимость программ, тестирование.

3.4.3. Компьютерные технологии численного моделирования задачи.

3.4.4. Обоснование расчетной модели кавитационного разрушения.

3.4.5. Методика учета свойств материала при эрозионном разрушении.

3.5. Выводы.

4.МЕХАНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРЯДНОЙ КАМЕРЫ ПРИ ЭКПЛУАТАЦИИ.

4.1 .Моделирование процесса электроразряда.

4.2. Тестирование методики определения давления на поверхности плиты.

4.3. Анализ состояния камеры, нагруженной продуктами электровзрыва.

4.3.1. Механическое состояние камеры.

4.3.2. Определение звукового давления в жидкости.

4.4. Влияние шероховатости поверхности и течения жидкости на разрушение материала при кавитации.

4.4.1. Моделирование нагрузки

4.4.2. Р1апряженно—деформированное состояние материала поверхности

4.4.3. Особенности компьютерного моделирования.

4.5. Выводы.

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАЗРЯДНЫХ КАМЕР.

5.1. Причины отказов.

5.2. Обсуждение параметров работы камеры.

5.2.1. Анализ полученных результатов.

5.2.2. Поведение компонент полной энергии.

5.3. Мероприятия по снижению повреждаемости излучателей.

5.4. Расчет ресурса конструкции.

5.5. Методы прогнозирования остаточного ресурса

5.6. Направления повышения ресурса работы.

5.7. Выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Введение диссертация по механике, на тему "Механическое состояние электроразрядной камеры при мощном акустическом излучении в жидкость"

Актуальность работы диктуется необходимостью решения ряда практических задач. Например, сканирование морского шельфа акустическими волнами большой мощности (до 10 вт/см2) и технологическая штамповка сложных тонкостенных деталей* посредством электрогидравлического разряда (ЭГР) в жидкость камеры до течений со скоростью до 150 м/с основаны на взаимодействии жидкой и твердой сред. При этом энергообмен в зонах контакта разных сред определяется состоянием материалов системы жидкость — твёрдое тело, при разрушении которой продукты распада низкочастотной (до 1 КГц) кавитации создают высокоинтенсивные ударноволновые нагрузки.

Эти вопросы рассматриваются на примере численного решения с применением компьютерного моделирования задачи нагружения камеры электрогидравлическим разрядом, имеющей опытные данные. Такие как поведение давления на стенках полости, образованной продуктами распада жидкости от плазмы (15-30° К) стримера в процессе её роста, ударное воздействие жидкости на стенки разрядной камеры, анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) камеры, уровень акустического излучения в морскую среду, разрушение жидкой и твердой сред при низкочастотной кавитации. Несмотря на значительное число работ отечественных и зарубежных исследователей в этой области, оказывается, что вопросы обеспечения работоспособности конструкций при этих, предельных для контакта жидкой и твердой сред условий по параметрам жесткости, собственным значениям изделий, физико-механическим свойствам, характеристикам разрушения материалов, то есть по совокупному механическому состоянию и конструкции и среды наименее изучены и являются актуальными.

Для достижения этой цели сформулированы задачи:

1. Анализ методов исследования взаимодействия жидкости и твердого тела на примере разрядной камеры. Их обоснование по погрешности и реализуемости.

2. Создание физико - математической модели, описывающей динамику поведения и состояния системы жидкость-твердое тело в процессе взаимодействия.

3. Разработка методик численного и компьютерного моделирования ударноволнового взаимодействия жидкости с твердым телом.

4. Численное моделирование явлений, происходящих в материалах жидкой и твердой сред, в результате взаимодействия и определение параметров, характеризующих этот процесс.

Методы и средства исследований. Решение поставленных задач основано на анализе фундаментальных исследований отечественных и зарубежных авторов, применении методов физического и математического моделирования прочностных параметров сред, современных компьютерных технологий, их тестировании и сопоставлении полученных результатов с данными натурных испытаний конструкции.

Научная новизна. Созданы и разработаны компьютерные технологии моделирования в программных комплексах АШУ8, ЬЭ ЭУЫА, ФОРТРАН-95, позволившие получить ряд новых результатов, к которым можно отнести следующие:

- Выполнена аппроксимация поведения свойств материалов системы жидкость - твердое тело в условиях мощного акустического излучения, предназначенная для численного моделирования названными программами.

Проведённые исследования ориентированы на создание средств математического моделирования, внедрения расчётных технологий в изучение нестационарных гидродинамических, механических процессов, протекающих в технических установках, использующих ЭГР для повышения их эффективности и работоспособности.

Практическое значение. Построенные компьютерные технологии численного исследования позволяют решать различные задачи, описывающие динамику явлений в средах на границах раздела жидкость - твердое тело. Результаты дают качественную и количественную информацию о процессе распространения волн давления в жидкости с изменяемой плотностью, амплитудам давления на стенках разрядной камеры и её напряжениям, что даёт возможности выполнения достоверной оценки работоспособности конструкций. Материалы диссертационного исследования используются в БГТУ "Военмех" при проведении лабораторного практикума по курсу "Вычислительные методы механики".

2. Фундаментальное обоснование перспективных наукоёмких технологий на основе плазмогазодинамических, ударноволновых и аэроакустических процессов. Код проекта РНП 2.1.2.7062, программа Минобразования РФ «Развитие научного потенциала высшей школы, 2006-2008г.

Достоверность результатов подтверждается сравнением имеющихся теоретических и натурно-экспериментальных данных с расчётно - вычислительными исследованиями, а также публичным обсуждением на семинарах и конференциях.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика численного моделирования давления пороговых значений кавитации на стенках разрядной камеры.

2. Методика определения силовых воздействий, образованных течением жидкости при закрытии кавитационного пузырька, учитывающая шероховатость поверхности материала. >

3. Результаты численного исследования НДС камеры и акустического давления в жидкости при динамическом нагружении полостью ЭГР.

Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 научных работах, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской НТК "Мавлютовские чтения. Механика жидкости и газа" (УФА, 20-22 марта 2006г); XVI Российская школа по проблемам науки и технологий, (Миасс, УРО РАН, 27-29 июня 2006г.); Международная конференция "V Окуневские чтения" (Санкт-Петербург, 26-30 июня 2006г.); Пятая международная школа-семинар "Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем" (Санкт - Петербург, 19-23 июня 2006г.); 1Х-я всероссийская НТК «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов (Тула, 26-30 ноября, 2006г.); X международная НПК «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, декабрь 2006г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ:

1. Ху С.Я. Динамика силового нагружения поверхности материала кавита-ционным кластером в жидкости. —УФА.: Сб. тр. российской НТК "Мавлютовские чтения. Механика жидкости и газа", 20-22 марта 2006г. с.130-136.

2. Ху С.Я. Моделирование напряженного состояния материала поверхности при динамическом нагружении струйкой жидкости кавитирующего пузырька. -Миасс: УРО РАН. Материалы XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий, 27-29 июня 2006г., г. Миасс. Тез. докл. С.46.

3. Ху С.Я. Динамика нагружения стенки разрядной камеры при электрогидравлическом пробое в жидкости. —Екатеринбург: УРО РАН, 2006г. Материалы XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий. 27-29 июня 2006г., г. Миасс. Краткие сообщения. С.89-91.

4. Ху С.Я. Эрозия материала поверхности конструкций при динамическом нагружении кавитационным кластером в жидкости. - СПБ.: БГТУ, Тез. докл. межд. конф. "Пятые Окуневские чтения", 26-30 июня 2006г. С. 141-142.

5. Ху С.Я. Динамика механического состояния камеры при электрогидравлическом разряде. - СПБ.: БГТУ. Сб. матер, межд. науч. конф. "Проблемы баллистики 2006". Пятая межд. школа-семинар "Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем", 19-23 июня 2006г., т.П. С.135-138.

6. Ху С.Я. Исследование динамического воздействия жидкости на эрозию материала разрядной камеры при электрогидравлическом эффекте. СПб.: БГТУ, сб. тр. студентов, аспирантов, магистрантов и молодых ученых БГТУ. "Актуальные вопросы ракетно-космической техники и технологий", Вьга.4. 2006г. С.148-151.

7. Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С.Я, Чан Д.Т. Повреждаемость инженерных конструкций при высокоскоростных воздействиях жидкости.// Сб. докл. 1Х-й ВНТК «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов, 26-30 ноября, 2006.—Тула, ТГТУ, с. 148-152. 163с.

8. Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С.Я, Чан Д.Т. Механическое состояние электроразрядной камеры при ударноволновом нагружении жидкостью. // Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006.—Пенза, ПГУ, с.78-82. 168с.

9. Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С.Я, Чан Д.Т. Модели взаимодействия системы твердое тело-жидкость для учета эрозии. // Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006.—Пенза, ПГУ, с.83-87. 168с

10. Чан Динь Тхань, Ху Сяоян. Численное моделирование высокоскоростного соударения деформируемых твердых тел// Научно-технические ведомости СПбГТУ. -СПб. 2007. № 4. том 1. С. 157-161. (ж-л перечня ВАК)

11. Чан Динь Тхань, Ху Сяоян. Численное моделирование высокоскоростного соударения стального ударника с железобетонной стенкой// Архитектура и строительство России. 2007. № 11. С. 28-33. (ж-л перечня ВАК)

12. Фомин М.Г., Ху Сяо Ян, Чан Динь Тхань. Моделирование кавитаци-онной эрозии в двигателях внутреннего сгорания// Технико - технологические проблемы сервиса. - СПб. 2007. № 1. С.37-42.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти тематических разделов, заключения, списка литературы и приложения.

Заключение диссертации по теме "Механика деформируемого твердого тела"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Составлена методика расчёта критериальных условий разрушения морской воды - порога кавитации при динамическом воздействии.

2. На основе анализа физического явления процесса низкочастотного ка-витационного воздействия из существующих математических моделей материалов выбрана упругопластическая модель Криэга-Кеи для скоростей соударения до 500 м/с.

3. Разработана и апробирована методика расчета коэффициентов упруго-пластической модели Криэга-Кеи по экспериментальным кривым зависимости коэффициента динамического предела текучести от скорости деформации.

4. Определены законы — функции силовых струйных течений жидкости, создаваемые при закрытии кавитационного пузырька, учитывающие шероховатость поверхности материала.

5. Составлена и апробирована методика расчета напряженно - деформированного состояния электроразрядной камеры и акустического давления в жидкости.

6. Численное исследование показало, что снижение напряжений разрядной камеры создается: а) плавными переходами её геометрических форм во внутреннее замкнутое пространство, а также применением слоистых составных материалов с переменными модулями упругости; б) равномерностью процесса нагружения внутренних поверхностей разрядной камеры волнами давления от парогазовой полости, исключением перепадов нагрузок длительностью менее 0,25 Г/; в) использованием свободной поверхности жидкости в некотором объеме камеры для ослабления ударно-волнового воздействия на стенки камеры; г) уменьшением мощности электроразрядов системой автоматической отстройки режимов работы по пороговому значению кавитационной прочности жидкости; д) выполнением отношения /Я/Г, продолжительности нагружения /н импульса давления парогазовой полости к периоду Тх низшей частоты колебаний разрядной камеры в диапазоне от 0,75 до 5.

7. Работоспособность электроразрядной камеры обеспечивается технологическими мероприятиями по регламентному диагностированию состояния материалов поверхностей камеры акустическими методами, малоугловой рентгенографией, а также повышением трещиностойкости материалов.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Ху Сяоян, Санкт-Петербург

1. Абдирашидов А.Н., Галиев Ш.У. Динамика взаимодействия разрушаемого слоя, лежащего на жидкости, с расширяющимся пузырем газа. // Проблемы прочности, №12, 1987 г.

2. Агранат Б.А. Исследование эрозионной активности акустической кавитации в органических растворителях. // Акустический журнал, 1983, 29,5, с. 577-579.

3. Акуличев В.А., Буланов В.А. Кавитационная прочность криогенных жидкостей. // Акустический журнал, 1974, 20, 2, с. 169 178.

4. Акустические подводные низкочастотные излучатели. Сборник. //A.B. Римский-Корсаков, B.C. Ямщиков, В.И. Жулин, В.И. Рихтман. -JL: Судостроение, 1984с. (Библ. инж.-гидроакустика). ,

5. Алейников С.М., Кутенков Е.В. Статический анализ перемещений в упругом пространственном слое // Известия Тульского государственного университета. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений». -Тула: ТулГУ, 2003,- Вып. 1.-С. 11-19.

6. Альтшулер JI.B., Брашник М.И., Телегин Г.С. Прочность и упругость железа и меди при высоких давлениях ударного сжатия. ЖПМТФ, 1971, №6, с.159-166.

7. Аскаров М.А. Исследование относительной кавитационной стойкости некоторых металлов и сплавов. // Акустический журнал, 1976, 22,3, с. 326331.

8. Афанасьев К.Е., Гудов A.M. Численное моделирование динамики пространственного пузыря методом граничных элементов. //Моделирование в механике: сб. науч. трудов, Новосибирск. №1,' 24, 7.7, 1993, С. 11-19.

9. Ю.Афанасьев К.Е., Гудов А.М., Захаров Ю.Н. Исследование эволюции пространственного газового пузыря методом граничных элементов. // Вычислительные технологии, Инст. выч. технологий СО РАН, Новосибирск, №3, Т.1, 1992, С.158-167.

10. Ахмадеев Н.Х. Исследование откольного разрушения при ударном деформировании. Модель повреждаемой среды. -ЖПМТФ, 1971, №6, с. 159-166.

11. Байков И.Р., Бернгардт А.Р. Кедринский В.К. Пальчиков Е.И. Экспериментальные методы исследования кавитационных кластеров.//ПМТФ. 1984. -№ 5, с.30-34.

12. Барабанова Г.Я., Ильин В.Н.и др. Исследование зависимости между прочностью и размерами кавитационных ядер. //Акустический журнал, 1981, 27, 1, с. 43-511.

13. Башкиров В.И., Иоффе А.И., Рой H.A., Суханов Л.И. О возможности повышения эрозионной активности кавитационной полости при совместном воздействии непрерывного и импульсного звука. //Акустический журнал, 1976, 18, 4, с. 621-623.

14. Бебчук A.C. К вопросу о механизме кавитационного разрушения твердых тел. // Акустический журнал, 3,4. 1975, с. 369-371.

15. Багач A.A., Муйземнек А.Ю. Математическое моделирование процессов удара и взрыва в программе LS-DYNA. -Пенза: ИИЦ ПТУ, 2005. 106 с.

16. Беличко Т., Кулак Р.Ф. Метод конечных элементов для твердого тела содержащего идеальную несжимаемую жидкость.//РКТ, №9, 1972г. С.294-296.

17. Берг Д.Э. Влияние шероховатости на характеристики турбулентного пограничного слоя при М=6. // РТК, 1979г., т. 17, №9. С.3-4.

18. Березовская В.В., Карасюк Ю.А., Кочеров В.И., Галактионова Н.Л. О соотношении коррозионного и эрозионного факторов в кавитационном разрушении металлов.// ФХММ, 1976, т. 12, и 5, с.87-89.

19. Бернгардт А.Р., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И. Эволюция внутренней структуры зоны разрушения жидкости при импульсном нагружении. //ПМТФ. 1995.-№8.

20. Бесов А. С., Кедринский В. К., Морозов Н. Ф., Петров Ю. В., Уткин А. А. Об аналогии начальной стадии разрушения твердых тел и жидкостей при импульсном нагружении.//ДАН, 2001, том 378, № 3, с. 333-335.

21. Бетехтин В.И., Савельев В.Н., Слуцкер А.И. Особенности рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами в поверхностных слоях деформированных металлов. Физика металлов и металловедение, 1974, т.37, №1, с.224-227.

22. Богородский В.В." Гидроакустическая техника исследования и освоения океана", —JL: Судостроение, 1984.

23. Богуславский Ю.Я., Корен B.JI. К вопросу о пороге кавитации и его зависимости от частоты. // Акустический журнал, 1966, 12, 4, с. 416-421.

24. Бреббиа К., Теллес Ж., Вроубел JI. Методы граничных элементов. -М.: Мир, 1987.-524 с.

25. Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С .Я, Чан Д.Т. Механическое состояние электроразрядной камеры при ударноволновом нагружении жидкостью. // Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006.—Пенза, ПГУ, с.78-82. 168с.

26. Буткарева Н.Г., Санников В.А., Ху С.Я, Чан Д.Т. Модели взаимодействия системы твердое тело-жидкость для учета эрозии. // Сб. тр. X межд. НПК «Современные технологии в машиностроении», декабрь 2006.—Пенза, ПГУ, с.83-87. 168с.

27. Вороненок Е.Я., Палий О.М., Сочинский C.B. Метод редуцированных элементов для расчета конструкций. -Д.: Судостроение, 1990г. -224 с.

28. Галиев Ш.У. Кавитационные резонансные колебания жидкости в деформируемых трубопроводах и резервуарах. -Киев: Инст. Проб. Проч. АН Украины. Препринт, 1983.-264с.

29. Галиев Ш.У. Модель кавитационного динамического разрушения твердых вязкопластических и жидких сред.//Проблемы прочности, 1986,№10, с.3-9.

30. Галиев Ш.У. Напряженно-деформированное состояние полого цилиндра при действии подводной ударной волны. -Киев: Научная информация, Наук. думка, ИПП АН Украины, 1975.-40с.

31. Галиев Ш.У. Нелинейные волны в ограниченных сплошных средах. -Киев: Наук. думка.-1988.-263 с.

32. Галиев Ш.У. Непредсказуемое поведение элементов конструкций при импульсной нагрузке. -Киев: ИПП АН УССР. Препринт, 1990. -41с.

33. Галиев Ш.У., Каршиев А.Б. Особенности неожиданного поведения плоских и искривленных пластин после снятия импульсной нагрузки. //Проблемы прочности, №10, 1990, с.95-98.

34. Герман, Томе. Преобразование уравнений поля перемещений упругой среды к новой форме, пригодной для всех допустимых значений коэффициента Пуассона. -М.: Мир. Прикладная механика, № 1, 1964 г.-с. 166.

35. Глушко А.И. Исследование откола как процесса образования микропор. -Изв. АН СССР. Механика твердого тела,1978, № 5, с.132 -140.

36. Гривнин Ю.А., Зубрилов С.П., Погодаев Л.И. Проблемы кавитации и кави-тационной эрозии. -СПб: СПбГУВК, 1993г. -647 с. 1 ;

37. Гусев A.C. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. -М.: "Машиностроение", 1989.-248 с.

38. Дремин А.Н., Молодец A.M. Кинетические характеристики откольного разрушения. -ЖПТФ, 1980, № 6, с.85-95.

39. Завтрак С.Т. Рассеяние звуковой волны на облаке газовых пузырьков.// Акустический журнал, 1988, 34, 1, с. 80-83. ' >

40. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах: Пер.с чешск.-М.: Мир, 1990. -584с.

41. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. -М.: Машиностроение, 1975, 559 с.

42. Ильгамов М.А., Иванов Б.А., Тулин Б.П. Прочность, устойчивость и динамика оболочек с упругим наполнителем.: -М., Наука, 1977. -331с.

43. Ильин В.Н., Левковский Ю.Л. Кавитационная прочность воды при возникновении гидродинамической кавитации.// Акустический журнал, 1975, 21, 4, с. 661-663.

44. Ильичев В.И. О влиянии коагуляции зародышей на кавитационную прочность жидкости. // Акустический журнал, 1975, 21, 5, с. 326-331.

45. Канель Г.И., Черных Л.Г. О процессе откольного разрушения. -ЖПМТФ, 1980, №6, с.78-84.

46. Каплун А.Б." ANSYS в руках инженера" Практическое руководство, Москва, 2003.

47. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. -М.: Наука, 1976 г. -311 с. •

48. Кедринский В.К., Ковалев В.В., Плаксин С.И. Оценка кавитационной активности жидкостей и выбор их оптимальных свойств.// ПМФТ. № 5, 1966г. С. 81-85.

49. Климов K.M., Шнырев Г.Д., Андервуд И.И. Об электропластичности материалов. Докл. ДАН СССР, т.219, № 2, 1974 г. С. 323 - 324.

50. Клюкин И.И., Клещев А.Н. Судовая акустика. -Л.: Судостроение, 1981 г. -144 с.

51. Кнепп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974.

52. Ковригин С.Д., Крылов С.И. Архитектурно-строительная акустика. -М.: Высшая школа, 1986 г. -255 с.

53. Колуков A.B., Добровольский Ю.Ю. О повышении кавитационного порога в камере обтекателя НК. //Вопросы кораблестроения. Сер. спец. гидроакустика. 1984, вып. 51.

54. Корец В,Л., Мельников Н.П., Агрест Э.М., Ильичев В.И. Стохастические пульсация кавитационных полостей. ДАН СССР, 1985, т. 282, № 3, с. 571-575.

55. Корец В. Л., Мельников Н. П. Зависимость кавитационного порога от статического давления.// Акустический журнал, 1983, 22, 2, с. 199-203.

56. Корец В.Л., Кузнецов Г.Н. Спектральные характеристики акустической кавитации. -М.: Наука. Сб. док. Симпозиум по физике акустико-гидродинамических явлений. 1985.-209 с.

57. Корнфелд М.О. Упругость и прочность жидкостей. -М.-Л.: ГИИТЛ, 1951. -247с.

58. Коротких Ю.Г. О моделях вязко-упругих и вязко пластических сред при реализации в статических и динамических задачах. -В кн. Прикладные проблемы прочности и пластичности. -Горький. ГГУ, 1975, вып. 1.

59. Кравцова Л. Н., Чистяков В.О. О влиянии зависимости озвучивая жидкости на пороговое давление газовой кавитации.// Акустический журнал, 1981, 27,3, с. 451-453.

60. Крауфорд Ф. Волны. -М.: Наука, 1984 г. -511с.

61. Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жидкости -Киев.: Наукова думка, 1979 г.-211 с.

62. Кривицкий Е.В., Шамко В.В. Переходные процессы при высоковольтном разряде в воде. Киев.: Наукова думка, 1979 Г.-208 с. . . .

63. Кубенко В.Д. Проникание упругих оболочек в сжимаемую жидкость. -Киев: Наукова думка, 1981 г.-159 с.

64. Кувшинов Г.И., Прохоренко П.П. Акустическая кавитация у твердых поверхностей. -Минск: Наука и техника, 1990. -111с.

65. Кучеренко В.Д., Петюр А.Г., Катаев Н.М. Протокол испытаний по измерению уровней давления в разрядной камере, смещения и ускорения элемен•,;.,< и

66. TOB ее конструкции. № 2. -Николаев, ИИПТ АН Украины, 1992г.-47с. //Материалы тех. задания БГТУ по НИР № Р2-29-2046 от 1991 г.

67. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. Т.6. -М.: Наука, 1988 г. -736с.

68. Левковский Ю.Л. и др. Статистический анализ кавитационной прочности жидкости. // Акустический журнал, 1976, 22, 3, с.406-411.

69. Лепендин Л.Ф. Акустика: Уч. пособие для втузов. -М.: Высш. школа, 1978. -448с.

70. Липатов С.М. Физико-химия коллоидов.//-М.-Л.: Госхимиздат, 1948. -248с.

71. Макаров В. Г., Супрун С. Г. Влияние гидродинамических возмущений на кавитационную прочность воды.// Акустический журнал, 1988, 34, 3, с. 179-183.

72. Морозов Н.Ф., Петров Ю.В. Проблемы динамики разрушения твердых тел. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1997. 132 с.

73. Наймарк О.Б. О порообразовании, уравнениях состояниях и устойчивости сверхпластического деформирования материалов. -ЖПМТФ, 1985, вып. 4, с. 144-150.

74. Наймарк О.Б., Давыдова М.М., Постных А.М. О деформировании и разрушении гетерогенных материалов с микротрещинами. -Механ.; композит, материалов, 1984, вып. 2, с.271-278.

75. Натанзон М.С. Продольные автоколебания жидкостной ракеты. -М.: Машиностроение, 1977.-205 с.

76. Наугольных К.А., Гольдберг K.P. Мощные ультразвуковые поля. /Под. ред. Розенберга Л.Д. -М.: Наука, 1968. -267с.

77. Наугольных К.А., Рой H.A. Электрические разряды в воде. -М.: -Наука, 1971 г.-155 с.

78. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний: Пер: с англ. -М.: Мир, 1988 г. -448с.

79. Нелинейные волновые процессы: Сб. статей 1982-1988 гг. Пер. с англ. /Сост. В.Н. Николаевский.-М.: Мир, 1987.-298с.

80. Нигматулин Р.И., Амадеев Н.Х. Разрушение пластин из армко-железа в волнах разгрузки. //Детонация.-1981.-Вып. 11. -С. 166.

81. Новиков И.И. Термодинамический анализ диссипативных неоднородно-стей в сплошной среде. //Теплофизика конденсированных сред. Сборник. -М: Наука, 1985 г.-136 с.

82. Новицкий Б.Г. " Импульсные ультразвуковые преобразователи", Москва, 1959.

83. Овчинский А.С., Немцова С.А., Копьев И.М. Математическое моделирование процессов разрушения композитных материалов, армированных хрупкими волокнами. -Механика полимеров, 1976, № 5, с. 800-808.

84. Партон В.З., Борисковский В.Г. Динамика хрупкого разрушения. -М.: Машиностроение, 1988. -240с.

85. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. -М.: Наука, 1985. -504 с.

86. Перельман Р.Г. Экспериментальное определение давления на пятне контакта при каплеударном воздействии. -Труды МАИ, 1976г, вып.352, с. 97104.

87. Перельман Р.Г. Эрозионная прочность деталей двигателей и энергоустановок летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1980.-245с.

88. Перельман Р.Г., Плинер JI.A. Определение давления на пятне контакта и его диаметра при каплеударном воздействии. -Изв. вузов, Энергетика, 1976г. С. 90-94.

89. Перник А.Д. Проблемы кавитации. Л.: Судостроение, 1966.

90. Петинов C.B. Основы инженерных расчетов усталости судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1990.-240с.

91. Петров В.А. О механизме и кинетике макроразрушения. -Физика твердого тела, 1979 г., т. 21, № 12, с.3681-3686.

92. Петров В.А., Башкарев А .Я., Веттергень В.И. Физические основы прогнозирования долговечности конструкционных материалов. -С.Пб.: Политехника, 1993 г. -475с. 1 ■

93. Пилипенко В.В., Задонцев В.А., Натанзон М.С. Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем. -М: Машиностроение, 1977. -205с.

94. Погодаев Л.И. Структурно-энергетические модели надежности материалов и деталей машин. -СПб: АТРФ, 2006г. -328 с.

95. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.И. Кинетическая природа прочности твердых тел. -М: Наука, 1974 г. -560 с.

96. Римский-Корсаков A.B. Ямщиков B.C., Жулин В.И., Рехтман В.И. Акустические подводные излучатели. -JL: Судостроение, 1984 г. -184с.

97. Рождественский В.В. Кавитация. Учебник для ВУЗов. -JL: Машиностроение, 1977.-247с. . •

98. Рой H.A., Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации. //Акустический журнал, 1957, 3, 1, с. 3-18.

99. Ряписов Е.А. Ближнее поле давлений неравномерно излучающего цилиндра. // Киев, КПИ. Вестник Киевского политехнического института, 1994. С. 201-204.

100. Ряписов Е.А. Кавитационные характеристики жидкости в акустическом поле импульсных излучателей. //Мат. YI научной школы ИИПТ АН Украины "Физика импульсных воздействий на конденсированные среды". -Николаев: ИИПТ, 1993 г. С. 123-127.

101. Ряписов Е.А. Основные направления развития низкочастотных гидроакустических станций в США.// —М.: Зарубежное военное обозрение, вып.2, 1991г. С.56-58.

102. Ряписов Е.А. Системный анализ совершенствования характеристик низкочастотных гидроакустических станций. // Зарубежная радиоэлектроника, №4, 1991 г. С. 233-239.

103. Саймондс П. Динамика неупругих конструкций.//Механика: Новое: в зарубежной науке, 1975 г. Вып. 29.-224с.

104. Самойлович О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. //Акустический журнал, 1957, 3, 1, с. 19-21.

105. Санников В.А. Моделирование процесса распространения волн давления в системах твердое тело-жидкость. Мат. док. 2 межд. симпозиума "Транспортный шум и вибрация". -СПб.: Россия, 4-6 октября 1994г. С.243-245.

106. Санников В.А. Вычислительная диагностика повреждений конструкционных систем "твердое тело-жидкость" в акустических полях. -СПб.: Россия, материалы международной конференции по борьбе с шумом и вибрацией "NOISE-93", т. 1, 1993г. -216с.

107. Санников В.А., Снитко А.Н. Анализ механического состояния взаимодействия конструкций с жидкостью при низкочастотном излучении. С'Пб.: СПбГАХПТ, тез. док. прак. конф. "Численное моделирование и автоматизация проектирования конструкций", 1998г. С.65.

108. Санников В.А., Снитко А.Н. Учет влияния низких температур на низкочастотное кавитационное разрушение материалов. // Актуальные проблемы механики, прочности и теплопроводных при низких температурах:• Тез. докл. -СПб.: СПбГАХПТ, 1999. -с. 55.

109. Сиротюк М.Г. Влияние температуры и газосодержания жидкости на ка-витационные процессы. // Акустический журнал, 1965, 11,3, с. 384—386.

110. Скуридин A.A. Влияние некоторых эксплуатационных факторов на характер кавитационно-коррозионных разрушений в полостях систем охлаждения судовых дизелей. Л.: Изд. "Транспорт", 1975.

111. РЕСУРС-2000". -Киев: -ИПП национальной академии Украины, 6-9 июня 2000. -С.165-170.

112. Терещенко O.A., Кацман Ф. М. Экспериментальное исследование влияния кромочной шероховатости лопастей гребных винтов на их пропульсив-ные качества. Сб. УУЗа ММФ «Судовые силовые установки», вып. 14, 1974г.

113. Физические величины. Справочник. //А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братовский и др. -М.: Энергоатомиздат, 1991.-1232с.

114. Фомин М.Г., Ху Сяоян, Чан Динь Тхань. Моделирование кавитационной эрозии в двигателях внутреннего сгорания. // Ж-л. Техника технологические проблемы сервиса. - СПб.: ГУСЭ, 2007г., №1, с. 37-42.

115. Ху С.Я. Динамика нагружения стенки разрядной камеры при электрогидравлическом пробое в жидкости. —Екатеринбург: УРО РАН, 2006г. Материалы XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий. 27-29 июня 2006г., г. Миасс. Краткие сообщения. С.89-91.

116. Ху С.Я. Динамика силового нагружения поверхности материала кавита-ционным кластером в жидкости. -УФА.: Сб. тр. российской НТК "Мавлю-товские чтения. Механика жидкости и газа", 20-22 марта 2006г. с. 130-136.

117. Ху С.Я. Эрозия материала поверхности конструкций при динамическом нагружении кавитационным кластером в жидкости. СПБ.: БГТУ, Тез. докл. межд. конф. "Пятые Окуневские чтения", 26-30.06.2006г. С. 141-142.

118. Чан Динь Тхань, Ху Сяоян. Численное моделирование высокоскоростного соударения деформируемых твердых тел. // Ж-л. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2007г., №4. (ж-л перечня ВАК)

119. Чверткин Е.И." Акустические источники и приемники информации в океанологической измерительной технике " Учебное пособие, Ленинград, 1978.

120. Шахверди Г.Г. Исследование задач ударного взаимодействия конструкций с жидкостью по МКЭ на основе потенциала скоростей. -Теория и прочность ледокольного корабля. Горький: ГГУ, 1980. с.

121. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М., 1969. 744 с.

122. Эрдоган Ф., Кобаяси А., Атлури С., Френд Л. и др. Вычислительные методы в механике разрушения. Пер. с англ./Под ред. С. Атлури -М.; Мир, 1990.-3 92с.

123. Bailey J. Attempt to correlate some tensile strength measurment on glass// Glass indastry.-1939. V.20.-№ 1, p.25-35.

124. Cebeci Т., Bradshaw P. Momentum Transfer in Boundary Layers.1 Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1977.

125. Dah-You M. Steady-state sound field in enclosure. Chinese Journal of Acoustics, 1993, 12, 2, 97-106.

126. Esche R. Untersuchung der Schwingung skavitation in Flüssigkeiten.//Acust. Beih., 1952, 2, p.208-218.

127. Neppiras E.A., Noltingk B.E. Cavitation produced by ultrasonics. Theoretical conditions for ouset cavitation// Proc. Phys. Soc., 1951, 64, p. 1032-1038.

128. Jasuja S. C., Kosik R. C. Econoline. Application of CAE Analyses for Improved NVH Performance of the New 1992 Econoline. Proc. 8th Int. Conf. Veh.,

129. Struct. Mech. and CAE, Traverse City, Mich., June 3-5, 1992, Warrendale (Pa), 1992, c. 11-21.

130. Kim K.S. Dynamic fracture normal impact loading of the crack faces //J. Appl. Mech., 1985. Vol. 52. P.585-592.

131. Lauterborg W. Resonanz kuven von gaesblasen in Flussig-Keite. // Akustica, 1970,v.23, №2, p. 73-81. 174. Lauterborg W. Numerical investtttigation of nonlinear oscillations of gas babies in liquids.// Acust. Soc. Amer., 1967,v.59, № 2, p.283-299.

132. Macleay R., Holroyd L. Space-Time analysis of the sonoluminescence emitted by cavitated water.// J. Appl. Phys., 1961,v.32, № 3, p.449-453.

133. Morch K.A. Cavitation and Snhomogeneities in Underwateracoustics. Springer-Verlag. 1980. P.95-100.

134. Ravi-Chandar K., Knauss W.G. An Dynamic cract-tip stresses under stress wave loading a comparison of teory and experiment. //Int. J. of Fracture, 1982. Vol. 20. P.209-222.

135. STAR-CD VERSION 3.15 A User Guide, 2002.

136. Yang H.J., Bogy D.B. Elastic Wave scattering from an interface crack in a layered space. //Trans. ASME, 1985. Vol. 52.P.42-50.

137. LS-DYNA theory manual. Livermore software technology corporation, 1998.