Большая Советская Энциклопедия (КА)
Шрифт:
Если внутрь каверны, через тело, около которого возникает К., подвести атмосферный воздух или иной газ, то размеры каверны увеличиваются. При этом установится течение, которое будет соответствовать числу кавитации, образованному уже не по насыщающему давлению водяного пара рн , а по давлению газа внутри каверны pk , т. е.
Гидродинамическая К. может сопровождаться рядом физико-химических эффектов, например искрообразованием и люминесценцией. В ряде работ обнаружено влияние электрического тока и магнитного поля на К., возникающую при обтекании цилиндра в гидродинамической трубе.
Исследование К. и борьба с ней имеют большое значение, так как К. оказывает вредное влияние на работу гидротурбин, жидкостных насосов, гребных винтов кораблей, подводных звукоизлучателей, жидкостных систем высотных самолётов и т.д., снижает коэффициент полезного действия и приводит к разрушениям. К. может быть уменьшена при увеличении гидростатического давления, например помещением устройства на достаточной глубине по отношению к свободной поверхности жидкости, а также подбором соответствующих форм элементов конструкции, при которых вредное влияние К. уменьшается. Для уменьшения эрозии лопасти рабочих колёс изготавливают из нержавеющих сталей и шлифуют.
Экспериментальные исследования К. производятся в так называемых кавитационных трубах, представляющих собой обычные гидродинамические трубы, оборудованные системой регулирования статического давления.
Лит.: Корнфельд М., Упругость и прочность жидкостей, М. — Л., 1951; Биркгоф Г., Сарантонелло Э., Струи, следы и каверны, пер. с англ., М., 1964: Перник А. Д., Проблемы кавитации, 2 изд., Л., 1966; Ошеровский С. Х., Кавитация в генераторах, «Энергетика и электрификация», 1970, № 1.
А. Д. Перник.
Акустическая кавитация. При излучении в жидкость звука с амплитудой звукового давления, превосходящей некоторую пороговую величину, во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки на так называемых кавитационных зародышах, которыми чаще всего являются газовые включения, содержащиеся в жидкости и на колеблющейся поверхности акустического излучателя. Поэтому кавитационный порог повышается по мере снижения содержания газа в жидкости, при увеличении гидростатического давления, после обжатия жидкости высоким (порядка 103кгс/см2 @ 102 Мн/м2 ) гидростатическим давлением и при охлаждении жидкости, а кроме того, при увеличении частоты звука и при сокращении продолжительности озвучивания. Порог выше для бегущей, чем для стоячей волны. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (порядка 10– 6сек ) импульсы давления (до 103 Мн/м2 @ 104кгс/см2 и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы. Такое разрушение наблюдается на поверхности мощных акустических излучателей, работающих в жидкости. Давление при захлопывании кавитационных пузырьков повышается при снижении частоты звука и при повышении гидростатического давления; оно выше в жидкостях с малым давлением насыщенного пара. Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатическим нагревом газа в пузырьках до температуры порядка 104 °С, чем, по-видимому, и вызывается свечение пузырьков при К. (т. н. звуколюминесценция). К. сопровождается ионизацией газа в пузырьках. Кавитационные пузырьки группируются, образуя кавитационную область сложной и изменчивой формы. Интенсивность К. удобно оценивать по разрушению тонкой алюминиевой фольги, в которой кавитирующие пузырьки пробивают отверстия. По количеству и расположению этих отверстий, возникающих за определённое время, можно судить об интенсивности К. и конфигурации кавитационной области.
Если жидкость насыщена газом, то газ диффундирует в пузырьки и полного захлопывания их не происходит. Всплывая, такие пузырьки уносят газ и уменьшают содержание газа в жидкости. Интенсивные колебания газонаполненных пузырьков как в свободной жидкости, так и вблизи поверхности твёрдых тел создают микропотоки жидкости.
Появление К. ограничивает возможность дальнейшего повышения интенсивности звука, излучаемого в жидкость, вследствие уменьшения её волнового сопротивления и соответствующего снижения нагрузки на излучатель (см. Импеданс акустический ). Акустическая К. и связанные
Акустическая К. имеет большое значение в биологии и медицине. Импульсы давления, возникающие в кавитационных пузырьках, обусловливают мгновенные разрывы микроорганизмов и простейших, находящихся в водной среде, подвергаемой действию ультразвука. К. используют для выделения из животных и растительных клеток ферментов, гормонов и др. биологически активных веществ.
Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., М., 1956; Рой Н. А., Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации, «Акустический журнал», 1957, т. 3, в. 1, с. 3; Сиротюк М. Г., Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации, в кн.: Физика и техника мощного ультразвука, т, 2, М., 1968; Ультразвук в гидрометаллургии, М., 1969.
Н. А. Рой.
Рис. 1. Кавитационный пузырь на торцовой поверхности вибрирующего стержня (десятикратное увеличение).
Рис. 4. Всасывающий патрубок насоса, выполненный из чугуна, со следами кавитационной эрозии.
Рис. 2. Кавитационная зона в трубке с местным сужением.
Рис. 3. Участок разрушенной поверхности гребного винта.
Кавите
Кави'те (Cavite), город и порт на Филиппинах, на Ю.-З. острова Лусон, на берегу Манильского залива, в провинции Кавите. 75,3 тыс. жителей (1969). Пищевая промышленность, кофейные фабрики. Рыболовецкий центр.
Кавказ
Кавка'з (происхождение слова точно не установлено, возможно, оно связано с хеттским «каз-каз» — название народа, жившего на южном берегу Чёрного моря; впервые встречается у древнегреческого драматурга Эсхила в трагедии «Прикованный Прометей»), территория между Чёрным, Азовским и Каспийским морями, простирающаяся от Кумо-Манычской впадины на С. до границы СССР с Турцией и Ираном на Ю. Площадь 440 тыс. км2 .
К. часто делят на Северный Кавказ и Закавказье, границу между которыми проводят по Главному, или Водораздельному, хребту Большого К. (см. Рельеф); западная оконечность Большого К. относят к Северному К. целиком. С физико-географической точки зрения эти понятия не считаются единицами территориального деления.
Рельеф. На К. господствует горный рельеф. От Таманского к Апшеронскому полуострову поперёк К. протягивается горная система Большой Кавказ . От её северного подножия до Кумо-Манычской впадины простирается Предкавказье с обширными равнинами и возвышенностями. К Ю. от Большого К. располагаются низменности: на З. Колхидская и на В. Кура-Араксинская. На Ю.-В. К. расположены складчатые Талышские горы (высотой до 2477 м ) и прибрежная Ленкоранская низменность. В средней и западной частях юга К. находится обширное Закавказское нагорье, состоящее из краевых складчатых хребтов Малого К. и расположенного южнее вулканического Армянского (Джавахетско-Армянского) нагорья.
Западное Предкавказье большей частью равнинное (Кубано-Приазовская низменность к С. от Кубани, Прикубанская наклонная равнина к Ю. от неё). К дельте Кубани примыкает Таманский полуостров с невысокими широтными грядами с грязевыми сопками. В центре Предкавказья располагается Ставропольская возвышенность (высотой до 831 м ), для которой характерны бронированные известняками и песчаниками трапециевидные в профиле плато, глубокие, большей частью асимметричные, долины. К Ю.-В. располагается группа лакколитов, поднимающихся среди равнины до высоты 1402 м (г. Бештау). К Ю. от Терека лежит Терско-Сунженская возвышенность с двумя антиклинальными хребтами — Терским и Сунженским (высотой до 926 м ), разделёнными синклинальной долиной Алханчурт. С З. и Ю. к возвышенности примыкают Кабардинская, Осетинская и Чеченская наклонные равнины. Восточное Предкавказье занимает Терско-Кумская низменность (юго-западный край Прикаспийской низменность), сложенная осадками морских трансгрессий и дельтовых наносов (древних и современных); к С. от Терека расположен обширный массив Терско-Кумских песков с эоловыми формами рельефа.