Self-Oscillations in an Axisymmetric Generator of Pulsed Jets and High-Frequency Regime Associated with Cavity Boundary Instability
- Authors: Ocheretyanyi S.A1, Prokof'ev V.V1, Topetisev E.V1, Filatov E.V1
-
Affiliations:
- Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University
- Issue: No 3 (2025)
- Pages: 15-29
- Section: Articles
- URL: https://cardiosomatics.ru/1024-7084/article/view/691962
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708425030026
- ID: 691962
Cite item
Full Text
Abstract
Liquid jet flows in the presence of a ventilated cavity with a negative cavitation number are investigated. The studies carried out in the Institute of Mechanics of Moscow State University show that under certain conditions cavitation-induced self-oscillations can occur in the hydraulic system with highly intense pressure fluctuations. The results of an investigation of the axisymmetric model of a pulsed jet generator with liquid jet outflow through a central orifice in a diaphragm and gas blow from the periphery beyond the diaphragm are presented. The two-phase medium outflow was realized through a convergent conical nozzle. The influence of the generator parameters and the distance to a wall (screen) on the efficiency of its operation is investigated. A narrow range of comparatively small blowing, in which high-frequency pressure oscillations are recorded, while the amplitude of impact pressure pulses on the screen is considerably higher than the amplitude of pulses in high-frequency generation regimes, is revealed. This flow regime can be due to the development of two-phase structures on the unstable jet boundary interactioning with the convergent nozzle walls. The evidence for the possible existence of this flow regime has been given by the solution of the plane problem of interaction between a finite jet and an inclined plate for different pressures on the jet surfaces. The problem was solved exactly using the methods of theory of functions of a complex variable for quasi-doubly-periodic theta functions.
About the authors
S. A Ocheretyanyi
Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University
Email: ocherer@imec.msu.ru
Moscow, Russia
V. V Prokof'ev
Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University
Email: vlad.prokof@yandex.ru
Moscow, Russia
E. V Topetisev
Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State UniversityMoscow, Russia
E. V Filatov
Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State UniversityMoscow, Russia
References
- Козлов И.И., Прокофеев В.В. Закономерности развития волн на поверхности каверны с отрицательным числом кавитации // Доклады РАН. 2006. Т. 409. № 1. С. 43–47.
- Козлов И.И., Очеретяный С.А., Прокофеев В.В. Автоколебательные режимы в жидкой струйной завесе, разделяющей газовые области с различными давлениями // Изв. РАН МЖГ. 2013. № 6. С. 33–43.
- Очеретяный С.А., Прокофеев В.В. Влияние сужения сопла на работу генератора периодических импульсных струй // Изв. РАН МЖГ. 2022. № 2. С. 14–26.
- Atanov G.A., Semko A.N. Numerical Analysis of the Jet Flows of Compressible Water // Proc. of International Summer Scientific School «High Speed Hidrodynamics». June 2004, Cheboksary. Computational Publications. Russia. 2004. P. 39–44.
- Семко А.Н. Импульсные струи жидкости высокой скорости и их применение: монография // под общ. ред. Семко А.Н. Донецк: ДонНУ. 2014. 370 с.
- Савченко Н.В., Яхно О.М. Гидродинамические способы создания пульсирующих струй для гидроразрушения твердых материалов // Вестник Сумского гос. ун-та. Сер.: Технические науки. 2003. № 12 (58). С. 92–98.
- Пилипенко В.В. Кавитационные автоколебания. Киев: Наукова думка. 1989. 318 с.
- Жулай Ю.А., Дэоз Н.А., Забошев В.А., Бурьков С.В., Новиков В.Ф. Возможность очистки путевой структуры пульсирующими и кавитирующими струями воды при движении подвижного состава // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального ун-та железнодорожного транспорта им. Академика В. Лазаряна. 2005. № 8. С. 151–155.
- Прокофеев В.В., Очеретяный С.А., Яковлев Е.А. Использование кавитационных автоколебательных режимов для генерации периодических импульсных струй // ПМТФ. 2021. Т. 62. № 1. С. 97–108.
- Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. Влияние параметров кавитатора и сопла на эффективность работы генератора импульсных струй // Изв. РАН МЖГ. 2023. № 5. С. 10–24.
- Козлов И.И., Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. О различных модах автоколебаний в течениях с вентилируемой каверной и возможности из использования для формирования периодических импульсных струй // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 3. С. 16–27.
- Толоконников С.Л. Истечение жидкости через щель в плоской стенке при наличии источника переменной интенсивности на плоскости симметрии течения // Вестник МГУ. Сер. 1. Математика. Механика. 2017. № 3. С. 40–45.
- Козлов И.И., Прокофьев В.В., Пучков А.А. Исследование развития волновых структур на неустойчивой границе каверны с помощью скоростной видеокамеры // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 2. С. 137–148.
- Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука, 1979. 536 с.
- Birkhoff G., Zarantonello E.H. Jets, Wakes and Cavities. New York. Academic Press Inc. Publishers. 1957. Перевод с английского. Биркгоф Г., Сараттонелло Э. Струи, следы и каверны. М.: Мир, 1964. 466 с.
- Герценштейн С.Я., Козлов И.И., Прокофьев В.В., Резинченко Н.Т., Черный Г.Г., Чернявский В.М. Неустойчивость Ралея–Тейлора в ячейке Хеле–Шоу: влияние начальных возмущений // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 3. С. 12–18.
Supplementary files
