Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: odporność kawitacyjna materiałów

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Koncepcja oceny odporności kawitacyjnej materiałów metodą frakcyjną

Steller J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku

2015

nr 561/1520

1--328

Oceny odporności kawitacyjnej materiałów konstrukcyjnych dokonuje się z reguły na podstawie badań erozyjnych prowadzonych na stanowiskach laboratoryjnych o różnej konstrukcji i parametrach pracy. Różnorodność warunków prowadzonych badań i stosowanych kryteriów oceny sprawia, że ich wyniki są często ze sobą niezgodne zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym. Stan ten utrudnia wiarygodne prognozowania trwałości materiału w warunkach eksploatacyjnych. Potwierdzeniem powagi problemu mogą być wyniki Międzynarodowego Kawitacyjnego Testu Erozyjnego (ICET), koordynowanego przez Instytut Maszyn Przepływowych PAN (IMP PAN) w latach 80-tych i 90-tych ubiegłego stulecia. Uczestnicy projektu przeprowadzili badania 6 materiałów na 25 stanowiskach zlokalizowanych w 15 laboratoriach. Stwierdzony brak kompatybilności uzyskanych wyników przypisano ilościowym i jakościowym różnicom w rozkładzie obciążenia kawitacyjnego na badanych próbkach. Stało się to punktem wyjścia dla prac nad koncepcją kawitacyjnej odporności frakcyjnej materiałów, która stanowi tezę niniejszej rozprawy. Do opisu obciążenia postanowiono użyć rozkładu amplitudowego impulsów pochodzących z piezoelektrycznego czujnika ciśnienia z membraną tworzącą część powierzchni obciążonej. Zasadniczą część rozprawy poprzedzono częścią przeglądową zawierającą podstawowe informacje na temat zjawiska kawitacji, mechanizmu jego oddziaływania na powierzchnię ciała stałego, teoretycznych i doświadczalnych metod wyznaczania obciążenia materiału, a także stosowane dotąd techniki wyznaczania odporności kawitacyj¬nej. Istotny element pracy stanowi skrócony raport z realizacji projektu ICET. Koncepcję odporności frakcyjnej materiału oparto na założeniu, że krzywą erozyjną można uzyskać dokonując superpozycji oddziaływań erozyjnych poszczególnych frakcji obciążenia w infinitezymalnych przedziałach czasu. Każdą z krzywych jednofrakcyjnych można modelować taka samą funkcją analityczną strumienia dostarczonej energii. Odporność materiału na obciążenie frakcyjne scharakteryzowana jest zestawem 3 parametrów zależnych od własności materiałowych. Jeśli krzywa erozyjna wykreślana jest w funkcji czasu, to obciążenie frakcyjne, mierzone strumieniem mocy dostarczanej przez obłok kawitacyjny, można uważać za jej czwarty parametr. Obciążenie rzeczywiste (wielofrakcyjne) opisane jest wektorem składającym się ze składowych frakcyjnych. Zakładając, że N oznacza liczbę frakcji, odporność materiału na obciążenie wielofrakcyjne zapisać można w postaci macierzy 3 *N złożonej z parametrów N frakcyjnych funkcji modelowych. Koncepcja ta stała się podstawą zaproponowanego ogólnego równania kinetycznego wielofrakcyjnego procesu erozyjnego. Równanie szczególne uzyskano przyjmując frakcyjną funkcję modelową w postaci zaproponowanej wcześniej przez L.J. Sitnika. Równanie to posłużyło nie tylko do wyznaczenia macierzy odporności kawitacyjnej materiałów wzorcowych, ale również do wyznaczenia na tej podstawie obciążeń na stanowiskach wykorzystywanych dla potrzeb Międzynarodowego Kawitacyjnego Testu Erozyjnego. Jednocześnie wykryto poważne ograniczenia zastosowanej metodyki. Analiza wyników badań w laboratorium IMP PAN wykazała, że podstawową przyczyną ww. ograniczeń jest przyjęty sposób wyznaczania obciążenia kawitacyjnego na stanowisku wzorcowym. Stwierdzono, że brak odpowiedniej rozdzielczości czasowej i przestrzennej podczas rejestracji impulsów kawitacyjnych prowadzi do przeszacowania stosowanego wskaźnika obciążenia, przy czym stopień tego przeszacowania zależy od szeregu czynników, a zwłaszcza od odległości czujnika ciśnienia od wzbudnika kawitacji. Wad tych powinien być pozbawiony sposób oparty na analizie statystycznej wżerów powstających w miękkiej (np. miedzianej) powłoce galwanicznej poddanej krótkotrwałemu oddziaływaniu obłoku kawitacyjnego. Dostarczoną energię można oszacować na podstawie danych dostępnych w literaturze związków z rozmiarem charakterystycznym wżeru (np. objętością lub średnicą na określonej głębokości). W przypadku posługiwania się charakterystycznym rozmiarem wżeru jako zmienną frakcyjną zamiast amplitudy impulsu kawitacyjnego, proponuje się zastąpienie pojęcia „ obciążenie kawitacyjne " pojęciem „ agresywności", co jest praktyka dość często stosowaną dziś w literaturze przedmiotu. Dla algorytmu obliczeniowego dobór zmiennej frakcyjnej nie powinien mieć większego znaczenia, a dostępne dziś wyposażenie laboratoryjne umożliwia przeprowadzenie niezbędnej analizy morfologicznej uszkodzonej powierzchni.

The resistance of structural materials to cavitation is generally assessed basing on the erosion tests carried out at laboratory rigs of various design and operating parameters. The diversity in test conditions and the applied assessment criteria is frequently considered the main reason for both qualitative and quantitative inconsistency of test results. This situation hampers reliable prediction of materiał performance under field conditions. The severity of the problem may be confirmed by the results of the International Cavitation Erosion Test (ICET) coordinated in 80-ies and 90-ies of the past century by the Institute of Fluid-Flow Machinery of the Polish Academy of Sciences (IMP). The project partners have tested 6 materials at 25 test rigs located in 15 labs. The observed incompatibility between the attained results has been attributed to the qualitative and quantitative differences in cavitation load distribution at the impinged surfaces. This observation has become an outcome point for developing the fractional cavitation resistance concept which is also the thesis of this dissertation. The amplitudę distribution of impulses from a piezoelectric pressure transducer with membranę mounted flush with the impinged surface has been used for the purposes of cavitation load description. The essential part of the dissertation is preceded by the state of the art survey comprising the basie information on the cavitation phenomenon, the mechanism of its interaction with a solid surface, theoretical and experimental methods of determining the materiał load and the techniques used so far in order to determine its cavitation resistance. An abridged version of the ICET project report is an important part of this treatise as well. The fractional resistance concept is based on the assumption that the cumulative erosion curve can be reconstructed by superposing erosive effects of cavitation load exerted by individual fractions in infinitesimal time intervals. Furthermore, each single-fraction erosion curve can be modelled by the same analytic function of the delivered energy flux. Materiał resistance to single-fractional load is characterised by a set of 3 parameters dependent on materiał properties. If the erosion curve is to be plotted versus exposure duration then the fractional load, measured by means of the flux of power delivered to the solid surface by the cavitation cloud, may be considered its fourth parameter. The actual (multi-fractional) load can be described by a vector consisting of all fractional components. Assuming N to represent the number of fractions, the materiał resistance to such a load can be defined by a 3 *N matrix with materiał parameters of N single-fractional model functions as its elements. The above concept has been used as a basis for the proposed generał kinetic eąuation of multi-fractional erosion process. The specific eąuation has been attained by assuming the single fractional model function in the form proposed previously by L.J. Sitnik. This eąuation has been used not only to determine the cavitation resistance matrix of the reference materials, but also to estimate loads at the rigs involved in the International Cavitation Erosion Test project. At the same time significant limitations in the applied methodology have been identified. The analysis of test results attained in the IMP PAN lab has shown that the essential reason for the above mentioned problems lies in the assumed method of determining cavitation load at the reference facility. The lack of sufficient temporal and spatial resolution when recording cavitation pulses results in overestimation of the applied load index with overestimation ratio depending on numerous factors, including the pressure transducer distance from the cavitator. An alternative technique, based on statistical analysis of pits having occurred in a soft metal coating (e.g. galvanically spread copper) after a short-time exposure to cavitation, is expected to be free of most of these deficiencies. The delivered energy can be estimated using the available relationships with the characteristic pit parameter (e.g. extruded volume of coating materiał or pit diameter at a specified depth). In case of using the characteristic pit size as a fractional variable instead of cavitation pulse amplitudę, it is proposed to replace the term of "cavitation load" by that of "cavitation aggressivity" which is apractice quite frequent in the up-to-date literature. The choice of fractional variable should be of no major significance for the computational algorithm whereas the equipment available nowadays in advanced material engineering laboratories allows conducting the necessary morphological analysis of the damaged surface.

Badania odporności materiałów na erozję kawitacyjną Cz. I. Urządzenia

Jasionowski R.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie

2003

nr 72

105-120

Na podstawie przeglądu literatury, przedstawiono w pracy różne rodzaje stanowisk badawczych używanych do badań odporności na erozję kawitacyjną. Dodatkowo zamieszczono opis urządzeń znajdujących się w polskich ośrodkach badawczych.

On the basis of literature review, the paper presents various kinds of research test beds for the examination of resistance to cavitational erosion. In addition a description of devices in the Polish research centres has been included.