Исследование динамики кавитационных каверн в пакете ANSYS

Abstract

Объектом исследования является процесс схлопывания одиночной кавитационной каверны вблизи твердой стенки. Цель работы - разработка методики численного моделирования схлопывания кавитационной каверны в пакете ANSYS, верификация расчетов и количественная оценка параметров ударной волны и эрозионного воздействия. В работе проведен обзор научной литературы по теме кавитации, включая теоретические, экспериментальные и численные исследования. Сформулированы уравнения движения кавитационной каверны в идеальной жидкости (уравнение Рэлея-Плессета, модель Синикова). Разработана методика моделирования в ANSYS: осесимметричная геометрия, структурированная сетка, модель многофазной смеси Homogeneous Binary Mixture, модель кавитации Schnerr-Sauer, модель турбулентности k-ω SST. Проведены численные эксперименты для пузырька радиусом 0,5 мм при перепаде давления 1 атм и расстояниях до стенки от 1,2 до 6,0 R₀. В результате установлено время полного схлопывания (45 мкс), скорость кумулятивной струи (до 200 м/с), максимальное д