Изучение кавитационных автоколебаний при наличии в гидравлической системе вентилируемой каверны с отрицательным числом кавитации. Резонансные взаимодействия колебательных систем различной природы. Область существования различных мод автоколебаний, перспективы использования для пульсационных технологий.

Проект направлен на решение фундаментальной задачи создания нового класса течений с образованием искусственных вентилируемых газовых полостей с повышенным по сравнению с окружающим пространством давлением, а также, на исследование устойчивости стационарного течения и условий существования различных автоколебательных режимов течения. Проведенные авторами проекта исследования показали принципиальное отличие течений с образованием искусственной каверны с отрицательным числом кавитации от обычных вентилируемых каверн (с положительным числом кавитации). Прежде всего, это связано с неустойчивостью границы каверны в смысле Релея-Тейлора, которая определяет совершенно другой механизм перемешивания и уноса газа из каверны. Обнаруженные автоколебательные режимы течения при больших поддувах газа в каверну также принципиально отличаются от хорошо изученных кавитационных автоколебаний в гидравлических системах, как механизмом обратной связи, так и определяющими параметрами. В Проекте исследуется малоизученный тип колебаний, связанный с взаимодействием двух колебательных систем различной природы – гидродинамика вентилируемой каверны и гидроакустика напорного трубопровода. Подобные явления наблюдаются в гидроэнергетике, где возникновения автоколебаний недопустимо, а также в топливных системах (помпаж). В проекте ставится цель теоретически и экспериментально исследовать всю совокупность факторов, определяющих область существования автоколебательных режимов. Будет проведено исследование методов управления автоколебательными режимами, в частности, изучена возможность перестройки различных мод автоколебаний путем организации искусственных пульсаций давления в напорной магистрали. Волновой механизм гидродинамических колебаний вентилируемой каверны достаточно хорошо изучен авторами проекта для случая длинных каверн. В предлагаемом проекте планируется исследовать противоположный режим, когда доминирующим становится процесс истечения порций жидкости в атмосферу. Будут исследованы условия возникновения различных частотных мод колебаний при одинаковой геометрии и средних параметрах течения, исследован вопрос о возможности использования автоколебательных режимов для создания пульсационных технологий, в частности, целесообразность использования на выходе сужений типа сопла Войцеховского для образования тонких импульсных струй. При выполнении проекта будут использованы хорошо зарекомендовавшие себя экспериментальные методы. Исследования будут проводиться на плоской струйной установке С-90 с использованием цифровой системы записи и обработки экспериментальной информации с помощью пакета программ LABVIEW-13. Исследование кинематических характеристик струйного течения (визуализация) планируется провести с помощью скоростной видеокамеры Phantom Miro 320. Запись осциллограмм давления синхронно с видеосъемкой позволяют изучить все детали явления. В теоретическом плане ставится задача развития математической модели, учитывающей волновой характер распространения возмущений вдоль границы каверны, гидроакустику напорного трубопровода, а также использующей одномерную модель течения в выходном сопле.