Гідродинамічні та кавітаційні характеристики статичних моделей апаратів зі змінною конфігурацією вхідного каналу - Дмитро Вітенько; Наталя Зварич (Mechanics and Advanced Technologies, 2025)
Ефективним інструментом для розробки нових, аналізу та порівняння існуючих конструкцій кавітаційних апаратів є чисельні методи розрахунку, переваги яких полягають у можливості визначати раціональні гідродинамічні параметри для різних моделей, без витрат матеріалів та енергії. Питання вдосконалення конструкцій кавітаційних пристроїв для забезпечення стабільного кавітаційного процесу та оптимізації їх роботи в різних технологічних середовищах на сьогодні залишається актуальним, причому одним із ключових аспектів є вплив геометричних характеристик внутрішнього каналу пристрою на формування та розподіл паро-газової фракції, що безпосередньо впливає на ефективність кавітаційного процесу. Аналіз умов виникнення кавітації та порівняння гідродинамічних параметрів та об’ємів парогазової фракції у моделях кавітаційних апаратів з різною геометрією внутрішнього каналу конфузора. Використано чисельне моделювання з використанням модуля Flow Simulation з використанням рівнянь Нав’є-Стокса, рівнянь стану, які визначають фізичні властивості рідини, а також емпіричних залежностей густини, в’язкості та теплопровідності від температури. Було встановлено, що у всіх досліджуваних конструкціях з перешкодами формування парогазової фракції спостерігається за умови Q = 0,002 м3/c. Стабільна кавітація виникає за умови Q = 0,003  м3/с та Рвх = 0,35 МПа, причому об’єм сформованої парогазової фази для моделі з перешкодою у вигляді конуса становить Vп.г = 5,39×10−6 м3, для конструкції зі шнеком – 4,91×10–6 м3, а для апарату з подвійним конусом – 3,77×10−6 м3. Для порівняння, об’єм парогазової фракції для моделі без перешкод становить 2,93×10−6 м3. Аналіз характеру гістограм розподілу парогазової фракції вздовж дифузору показує, що встановлення конусної перешкоди сприяє збільшенню об’єму парогазової фракції вздовж дифузора, забезпечуючи стабільний кавітаційний процес. Шнекова перешкода створює локальні ділянки характерні для пульсацій та зривів. Подвійний конус демонструє менші об’єми парогазової фракції та рівномірне зростання і спадання концентрацій вздовж дифузору. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення та впровадження конструкцій статичних пристроїв, що забезпечують стабільний кавітаційний процес та оптимізацію їхньої роботи в умовах визначених технологічних середовищ.