Способ моделирования процесса кавитации Советский патент 1985 года по МПК G01N33/00 

Изобретение относится к моделированию процесса кавитации и может быть использовано при изучении кавитационной, стойкости конструкционных материалов. Известен способ моделирования процесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным в не испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов СО. Однако известный способ не обес печивает достаточно высокой точнос ти определения кавитационной.стойкости материалов, поскольку кавита ционное воздействие производится путем схлопывания кавитационных пузырьков и непосредственного их взаимодействия с испытуемым образцом и имеет недостаточно высокую концентрацию подводимой энергии. Цель изобретения - повышение точности определения кавитационной стойкости образца. Поставленная цель достигается т что согласно способу моделирования процесса кавитации путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, их фокусирование осуществляют с образованием воздействующих на образец удар ных волн путем пробоя жидкости одно временным фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца. На чертеже представлено устройст во для моделирования процесса кавитации. Устройство содержит импульсные лазеры 1-3, объективы 4-6, синхрони зирзпощее устройство 7,кювету 8с жид костью и помещенным в нее испытуемым образцом 9. Способ осуществляется следующим образом.. Одновременно вырабатываемые с по мощью синхронизирующего устройства 7 лазерные импульсы от лазеров 1 3 фокусируют объективами 4-6 в три зоны жидкости в кювете 8 на заданном расстоянии от поверхности испыт емого образца 9, помещенного в нее При этом фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием воздействукяцих на образец 9 ударных волн путем пробоя жидкости В результате одновременного образования ударных волн от трех лазерных 862 импульсов на заданном расстоянии от поверхности испытуемого образца 9 они встречаются на этой поверхности практически в одной точке, и давление ударной волны в этой. точке возрастает в три раза. Расстоя,ние t от поверхности испытуемого образца 9 до зон, в которые фокусируются лазерные импульсы, должно удовлетворять следующему соотношению d - диаметр каустики фокусирующей оптической системы с oбъeктивa и 4-6; с - коэффициент, зависящий от энергии лазерного излучения, &г предел текучести материала образца 9. Для разрушения материала под действием ударной волны необходимо, чтобы давление на ее фронте было равно или больше, чем предел текучести образца 9 - d. Давление на фронте волны пропорционально энергии лазерного импульса и линейно убьшает с увеличением расстояния от точки образования ударной волны, поэтому -.- образец 9 не разрушается. При 1 -2образец 9 разрушается не только ударными волнами, но и непосредственно термическим воздействием лазерного излучения, что нарушает достоверность определения кавитационной стойкости образца 9. При использовании предлагаемого способа выполняются все три условия, характеризующие кавитационную эрозию, - мгновенность приложения нагруэки, ее периодичность и локальность. Кроме того, параметры ударной волны : от одновременного фокусирования лазерных импульсов в три зоны жидкости имеют следующие значения: давление на фронте ударной волны порядка 100 МПа, энергия ударной волны порядка 10 Дж, скорость распространения волны порядка 2000 м/с, длитель ность воздействия на образец 9 порядка 10 с, т.е. испытуемый образец разрушается под действием гидравлических ударов с теми же параметрами, которые возникают при кавитациомной эрозии в натурных условиях в результате согласованного схлопывания

3 11659864

значительного количества кавитацион-онных материалов путем приближения ных пузырьков, .параметров ударных волн, воздейст вующих на испытуемый образец, к параИспользование изобретения поз-метрам ударных волн, возникающих при войит повысить точность определенийj кавитационной эрозии в натурных кавитационной стойкости конструкци-условиях.

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КАВИТАЦИИ путем фокусирования в жидкость с помещенным в нее испытуемым образцом синхронизованных лазерных импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения кавитационной стойкости образца, фокусирование лазерных импульсов осуществляют с образованием врздействуияцих на образец ударных волн путем пробоя жидкости одновременньм фокусированием лазерных импульсов в три ее зоны на заданном расстоянии от поверхности образца. 40 « 3 01 00 Ob